close
Vážení uživatelé,
16. 8. 2020 budou služby Blog.cz a Galerie.cz ukončeny.
Děkujeme vám za společně strávené roky!
Zjistit více

Vážení uživatelé,
16. 8. 2020 budou služby Blog.cz a Galerie.cz ukončeny.
Děkujeme vám za společně strávené roky!

Chemie pro šílence 23. Guldberg-Waagův zákon

15. června 2014 v 6:03 | Petr |  Chemie pro šílence
V oblasti chemie už jsem dosáhl stejné zmatenosti jako v elektronice - totiž jdu ve výkladu opačně - nejprve vysvětluju věci složité a pak zmateným čtenářům vysvětluju věci jednoduché. Minule jsme tedy narazili na Gludberg Waagův zákon aktivních hmot - do minulého článku jsem dal link, ze kterého parně nikdo není moudrý, takže sypu si popel na hlavu .....

Na gymplu pokud nejste moderní - facebookový - imbecilní - typ, tak zažijete dvě výrazná zklamání, kdy vaše dosavadní chápání světa budou lámat a otáčet o 180 stupňů. Ve fyzice je to přechod od Newtonovské k Einsteinovské fyzice - maskovaný pod pojmem "speciální teorie relativity". Všechny ty kontrakce délek a dilatace času vám z počátku připadají jako jedno veliké FUJ.

No a v chemii je to právě Gludberg Waagův zákon. Takže - představte si moji nejoblíbenější chemickou reakci - napěchujete díru trinitrotoluenem a odpálíte - BUM - všechno TNT se změnilo v N2, CO, H2, a nepatrné příměsi CO2, H2O a NOx. Taky v laborkách děláte většinu reakci, které proběhnou tzv. "kvantitativně" to jest v jednom směru tak výrazně, že otázka nezreagovaných vstupních surovin je nepodstatná. Tím ve vás vznikne falešná, představa, že větššina chemických reakcí probíhá ve stylu

A + B --- > C + D

Jenomže pak se dostanete do oblasti organické chemie, kde zejména reakce alkoholů aldehydů a karboxylových kyselin typicky probíhají jako

A + B < --- > C + D

Vidíte ten rozdíl ? Ano je tam o šipečku více, která symbolizuje, že reakce probíhá oběma směry. Řeknete si formalita, ale není tomu tak. Pan Guldberg a pan Waage totiž přišli na to že každá reakce dosáhne rovnovážného stavu kdy dopředu probíhá stejnou rychlostí jako zpět - a tudíž to navenek vypadá jakože se zastavila. Pro koncentrace substrátů v tomto okamžiku pak platí.

k1 * A * k2 * B = k3 * C * k4 * D

kde koeficienty k1-4 samozřejmě znamenají jako ochotně vstupuje daná molekula do reakce. Pan Guldberg ani pan Waage nebyli matematici takže ve slovním vyjídření blábolí něco o "umocnění na stechiometrické koeficienty". To je čistokrevné matení středoškoláků, protože je přece jasné, že pokud do nějaké reakce vstupuje více než jedna molekula tak potom třeba

2H2 + O2 = 2H20 je totéž jako H2 + H2 + 02 = H20 + H20

a tudíž když si k tomu připíšete konstanty úměrností tak dostanete

k1 * H2 * k1 * H2 * k2 * O2 = k3 * H20 * k3 * H20
což se samozřejmě upraví jako (k1 * H2)2 * k2 * O2 = (k3 * H20)2

Jasné ? Zazím je jasné, že dědek tady dělá nějakou chemickou onanii, jejíž smysl je nejasný, ale aby bylo jasno Gludberg-Waagův zákon v praxi znamená, že v reakční směsi jsou všechny složky vstupní suroviny i produkty vždy přítomny SOUČASNĚ. A pokud některou složku přidáváme, nebo odebíráme rekace probíhá v tom směru, aby obnovila rovnováhu.


Taže pokud bychom z doutnajcího kráteru začali nějakým "magickým" způsobem odebírat TNT věřte tomu že po nějké době bychom byli svědky toho jako se dusík, vodík a CO skládají zpátky do celých molekul TNT. (Vzhledem k tomu, že u explozí je chemická rovnováha opravdu "výrazně" na straně produktů reakce, je tento příklad přitažený za vlasy, avšak nikoliv zcela nemožný.)

U reakcí, které probíhají kvanitativně (jako třeba výbuch) je jasné, že koeficienty K na jdené straně (na straně TNT) jsou extrémně vysoké a na straně plynů po výbuchu jsou extrémně nízké. U zmíněných reakcí alkoholů a aldehydů jsou ale skoro všechy koeficienty v rovnicíh rovny 1 - ergo organická "reakční směs" je "polívka" kde najdete všechno substráty i produkty, vše přibližne "půl na půl".

Jak potom mohou zvířátka a květinky žít? - Právě proto - v organismech totiž celá řada reakcí probíhá "proti přirozenému směru", a to jenom protože nějakého produktu (který je v rovnováze v nepatrné koncentrací) je veliká spotřeba a tím se nám chemická rovnováha pořád obnovuje a obnovuje a rekace probíhá "do kopce". Kde taková reakce bere reakční energii ? Jednoduše - energine kterou metabolismus spotřebuje na odseparování "vzácného produktu" vlastně vstupuje do reakčního mechanismu a pohání nám chemickou reakci proti přirozenému směru.

Proto rozdělnení čpavku na Aamoniak a Amoniový iont z minlého článku je směšné - poměr NH3 / NH4+ je totiž při daných podmínkách konstatní a reakcí NH3 na NH4+ a zpět - se konstatní udržuje ...

A dnešní rada robotům ke zničení lidstva - vzdejte to - přírodní "nanotechnologii" v oblasti enzymů a metabolismu nikdy nedoženete.
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Komentáře

1 kolemjdoucí kolemjdoucí | 15. června 2014 v 9:53

K té poslední větě - takže i když po mě v obchodě někdo chtěl nabíječku na androida, tak se nemusím ničeho bát? :D

2 Dalík Dalík | 15. června 2014 v 14:19

H2 + H2 + 02 = H20
k1 * H2 * k1 * H2 * k2 * O2 = k3 * H20

jsem z toho fakt debil. a pak že matematika učí lidi logice.

3 petr-kubac petr-kubac | 15. června 2014 v 17:35

Horní vzoreček je reakční mechanismus
Doní vzoreček popisuje poměry množství molekul figurujících v reakční směsi - tedy H2 v dolním vzorci je množství H2,

4 Dalík Dalík | 17. června 2014 v 22:45

hm....děkuji za vysvětlení..ale ani ťuk.

..množství H2 přece popisuje i horní vzorec, v tomto případě 2 u vodíku a 1 u kyslíku, ne? Tomu se řiká stechiometrický koeficient, že. Alé, nechybí tam 2 u H20?

A, co tedy ta dolní rovnice znamená? Že, když mám směs H2, O2 a H2O a zdvojnásobím koncentraci kyslíku, tak koncentrace H2O stoupne o 1,41?

(za předpokladu, že u H2O je chyba a má tam být ve skutečnosti K3*H20^2)

5 petr-kubac petr-kubac | Web | 19. června 2014 v 6:04

[4]: Ano přesně jste to pochopil
Reakční mechanismus může naznačovat že poměr surovin a produktů je 2:1, ale aby reakce alespoň trochu běžela - může být poměr koncentrací v reakční směsi třeba 100:1 a 98 dílů vstupní suroviny zůstává ve směsi nezreagovaných.
Mechanismus, který to způsobuje může být ten že pravděpodobnost že srážkou molekul vstupní suroviny vznikne produkt je 100x menší než pravděpodobnost, že se produkt rozpadne (spontánně, nebo po srážce s jakoukoliv jinou molekulou)
Vtip je v tom, že na takové reakci by asi nikdo chemickou fabriku stavět nechtěl, ale matičce přírodě to často stačí.

6 petr-kubac petr-kubac | Web | 19. června 2014 v 6:12

A s tou chybou máte pravdu - ve zdejším redakčním systému se nedá psát horní a dolní index klávesovou zkratkou - takže psaní vzorečků je ryzí utrpení.
Už jsem to opravil (doufám že všechno)

7 Slavko Slavko | 20. června 2014 v 20:01

Ja teda chémii veľmi nerozumiem, zato však pestujem rastlinky v akváriu (a sem tam i nejaké rybky, ale tie nepestujem, lež chovám). No a okrem rastliniek sa mi občas (niekedy i častejšie) podarí pestovať i riasy, čo však nie je veľmi žiadúci výsledok.

Avšak, tento článok (najmä tá časť s rastlinkami) ma naviedol na zaujímavú myšlienku, prosím o zhodnotenie:

Ak je v akváriu nerovnováha (hocijaká) živín, tak je výsledkom premnoženie rias - toľko akvaristická teória i prax. Niekedy sa však (isté viac-menej konkrétne) riasy premnožujú len na listoch rastlín. Znamená to (podľa mňa), že nerovnováha je len v blízkosti listov.

Z vášho popisu mi vyplynulo, že vo vode je nedostatok živín, a tak sa z tela rastlín uvoľňujú živiny, ktoré vo vode chýbajú a tým vytvárajú v okolí listu nadbytky tej-ktorej živiny.

Je to vlastne to, čo tu popisujete? Teda, že sa tie rastlinky snažia obnoviť rovnováhu zdrojov a výsledkov chem reakcie (teda jednotl. živín)?

Ak by to bolo tak, pomohlo by mi to pochopiť čo sa vo vode deje, pretože zariadiť si kompletné chemické laboratórium doma je mimo môjho zájmu, možností a v neposlednom rade i vedomostí...

BTW: test z klávesnice: a² b³ c⁸ a₃ b₄ c₅

8 petr-kubac petr-kubac | 20. června 2014 v 23:06

[7]: Akvárium mám taky, ale akvarista rozhodně nejsem. Když jsem kdysi četl akvaristické stránky tak jsem z pojmů jako "nerovnováha živin" vždycky měl záchvaty smíchu.

Ryby i vodní rostliny jsou přesně jako my - do organismu přijímají pouze věci které potřebují a ven vylučují jen věci které nepotřebují - takže rostliny uvolňující živiny do chudé vody je absurdní představa.

Z oblasti akvaristiky stejně absurdní je třeba kapání léčiv pro rybičky do vody - protože základním požadavkem udržení života ve vodním prostředí je nenechat nic z něho nekontrolovatelně pronikat do organismu (platí i pro rostliny)

9 Slavko Slavko | 21. června 2014 v 7:26

Aha! ;-) Takže uvoľňovanie živín je reálne. Ak je niečoho naviac, stáva sa to zbytočným, teda nepotrebným, a tak to je (môže byť) vylučované.

Nerovnováhe živín by som sa veľmi nesmial. Vzťahy živín sú pomerne známe nie len pri rastlinstve, ale všade, kde sa ľudia snažia pestovať/chovať niečo, čo by tam inak samo od seba nerástlo. Vy ste ešte v labáku nepestovali plesne, či iné pokusné veci, ktoré potrebovali niečo naviac? Alebo veríte, že jednostranná strava je to pravé orechové?

10 Vitek Vitek | E-mail | 20. listopadu 2014 v 11:51

[5]: Dobrý den, mohl byste mi prosím vysvětlit onu jednoduchou úvahu, že zdvojnásobení koncentrace kyslíku povede ke zvýšení koncentrace vody o 1.41? Tuším tam někde odmocninu ze 2, ale nemohu se k tomu matematicky dobrat. Děkuji!

11 petr-kubac petr-kubac | 20. listopadu 2014 v 12:14

[10]: O2 reaguje na 2xH2O

takže c(O2) odpovídá  c(H20)^2 - takže pokud upravíme rovnici naopak

změně koncentrace H20 odpovídá odmocnina změny koncentrace O2

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama
 
Získejte registraci domén s tld .online, .space, .store, .tech zdarma!
Stačí si k jedné z těchto domén vybrat hosting Plus nebo Mega a registraci domény od nás dostanete za 0 Kč!
Objednat