|
 |
|
Dobar dan,
Iako se, unutar nekog sustava u kojem se odvija reakcija koju opažamo kao promjene masa ili/i koncentracija događa cijeli mehanizam pod-reakcija koje prikazujemo kao nekakvu sveobuhvatnu jednadžbu pretvorbe, stehiometrijski koeficijenti
prikazani su kao nekakve stalne vrijednost. Zanima me pripadaju li steh. koeficijenti u skupinu konstanti koje su trenutno univerzalne u svim nama poznatim dijelovima svemira(planckova, gravitacijska, avogadrova...) ili su to konstante čija konstantna vrijednost ovisi o položaju. Postoje li kemijske pretvorbe kojima bi stehiometrijski broj opisivali nekom funkcijom? Pretpostavljam da je malo zbunjujuće pitanje jer trenutačno nemam ideju kako da ga bolje oblikujem.
Hvala Vam unaprijed
Lijep pozdrav
|
|
Ime i prezime:
ANA PIROŠ
pirosa0805@gmail.com
|
 |
 |
Krenimo od toga što je jednadžba kemijske reakcije. Ona je ukratko pojednostavljeni zapis kemijske pretvorbe, odnosno procesa kojim iz jedne ili više tvari nastaje jedna ili više drugih tvari. Za sve takve pretvorbe vrijedi zakon o očuvanju materije, koji se u kemijskom kontekstu manifestira u formi zakona o očuvanju mase i zakona o očuvanju naboja. Drugim riječima, za kemijske pretvorbe vrijedi da se ne mijenjaju niti ukupna masa niti ukupan naboj. U praktičnom smislu to znači da ćemo imati očuvane sve atome koji su ušli u kemijsku reakciju, kao i sav električki naboj, dok se mijenja način na koji su oni međusobno povezani.
Jedino pravilo koje postoji povrh toga izbor je stehiometrijskih koeficijenata. Oni trebaju biti relativno prosti jer se tako za danu kemijsku pretvorbu osigurava jedinstven zapis. To se pravilo kadšto znade kršiti, npr. jer treba naglasiti pretvorbu s obzirom na neki sudionik reakcije (to se tipično radi kod entalpija nastajanja), a ako su nam produkti ili reaktanti nestehiometrijski, onda je pravilo prekršeno samom prirodom pretvorbe. Zakon o očuvanju materije se međutim ni tu ne krši.
Ako bismo željeli osmisliti nekakav proces u kojemu npr. disocijacijom jedne molekule joda ne bi nastala dva atoma joda, nego više ili manje njih, morali bismo se zakačiti sa zakonom o očuvanju mase jer bi onda te dodatne atome trebalo odnekud stvoriti, odnosno uništiti. Moderna je fizika taj problem u načelu riješila s Einsteinovom relacijom mase i energije, ali ta je relacija zapravo poopćenje zakona o očuvanju mase i tu treba napomenuti da pretvorba mase u energiju (i obrnuto) postoji i kod kemijskih reakcija, samo što se radi o vrlo malim razlikama, od nekih deset redova veličine ispod mase reakcijskih smjesa, dakle van onoga što će zabilježiti i najosjetljivije laboratorijske vage. Međutim, pogledamo li npr. jednadžbe nuklearnih reakcija, gdje razlike u masi zbog ogromnih energija jesu mjerljive (što se konačno ogleda i u masama u odnosu na zbrojeve masa njihovih nukleona i elektrona), vidimo da se u jednadžbe jednostavno doda emitirani foton, a uz njega se onda može zapisati i kolika je njegova energija. Iako te energije nisu cijeli brojevi, njihove energije jesu točno definirane za zadani proces i to je, koliko mi je poznato, univerzalno za cijeli Svemir. U tom smislu, bilo kakva pretvorba jedne vrste tvari u drugu, bila ona kemijska ili fizikalna, povinovat će se zakonu o očuvanju materije, s tim da će kod strogo kemijskih procesa pretvorba energije u materiju biti premala da bi bila relevantna tako da ćemo imati zakon o očuvanju mase i naboja.
Drugo što mi pada na pamet, a što bi djelovalo kao kršenje nekakvih normalnih zapisa kemijskih jednadžbi, bili bi reakcijski sustavi kod kojih se nešto mijenja tijekom samih reakcija, na manje ili više predvidljiv način, a što utječe na to kako ćemo promjene uopće zapisati. Naime, iako uvijek možemo odabrati što ćemo označiti kao promjenu koja nas zanima, može se dogoditi da nam je bitno i kako se sustav ponaša kroz vrijeme ili s obzirom na promjene nekih parametara.
Prvi slučaj koji će takoreći komplicirati zapis je tzv. asimetrična autokataliza, najpoznatija u formi Soaijeve reakcije. Kod takvih reakcija iz polaznih tvari mogu nastati dva enantiomera svaki od kojih katalizira vlastiti nastanak. Zbog toga dodatak male količine jednog enantiomera može uzrokovati da u reakciji nastane puno više tog enantiomera. Zanemarimo li kiralnost, zapis pretvorbe bit će vrlo jednostavan, ali kako je upravo stereokemija ono što čini tu reakciju zanimljivom, jednostavan zapis reakcije ukratko neće biti prvi izbor.
Još jedan slučaj gdje jednostavna stehiometrija nije dostatna da se opiše što se događa kemijski su oscilatori. Iako i kod njih svakako imamo niz jednostavnih pretvorbi koje se mogu zapisati klasičnim jednadžbama kemijskih reakcija, nijedna od njih ne može opisati suštinu takve reakcije, tako da je nužno napraviti kompleksniji opis koji će uključivati ključne procese te obično i njihove kinetičke parametre.
Kako mi se čini da je tvoje pitanje usmjereno prema fundamentima fizike, a ne emergenciji i kompleksnosti, odnosno kemijskoj kinetici, ovdje bih stao s odgovorom. Vikipedijski članci koje sam gore stavio mogu poslužiti kao solidan uvod u tematiku kompleksnosti u kemiji, a za dodatna pitanja i ideje svakako se javi ovdje ili bilo kome od ljudi koji pripremaju učenike za kemijske i srodne olimpijade. Što se tiče fizičke strane pitanja, problem koji sam konstantirao nedavno i dalje postoji, a kad i ako nađem rješenje, javit ću.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
