by 
Είναι η πρώτη φορά που γράφω στο site αν και χρόνια διαβάζω αναρτήσεις συναδέλφων που με έχουν βοηθήσει και προβληματίσει.
Θα ήθελα να αναφερθώ στο παράδειγμα της αυτοκατάλυσης, όπως αναφέρεται στο σχολικό βιβλίο Χημείας της Γ Λυκείου.Η απορία μου αφορά την καμπύλη της αντίδρασης στην κατάλυση και στην αυτοκατάλυση, με βάση την αντίδραση οξείδωσης του οξαλικού οξέος με υπερμαγγανικό κάλιο. Στην περίπτωση που προσθέτουμε από την αρχή Mn+2 δεν θα έπρεπε η αντίδραση να ολοκληρωθεί σε μικρότερο χρόνικο διάστημα άρα η πράσινη καμπύλη να τέμνει των άξονα x’x πιο πριν από την κόκκινη; Επιπλέον γιατί η πράσινη συνεχίζει ενώ η κόκκινη διακόπτεται; Και τέλος υποτίθεται πως η τιμή της συγκέντρωσης που έχει το MnO4- τελικά είναι 0 Μ;
Βρήκα από το ΕΚΦΕ Ν.Σμύρνης το παρακάτω διάγραμμα το οποίο κατά τη γνώμη μου είναι πιο σωστό.
Παραθέτω το απόσπασμα του σχολικού
Υπάρχει περίπτωση ένα από τα προϊόντα μιας αντίδρασης να δρα ως καταλύτης αυτής της αντίδρασης. Η περίπτωση αυτή ονομάζεται αυτοκατάλυση. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτοκατάλυσης είναι η οξείδωση του οξαλικού οξέος (COOH)2 με υπερμαγγανικό κάλιο KMnO4παρουσία θεϊκού οξέος.
2KMnO4 + 5(COOH)2 +3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 +10CO2 +8H2Ο
Στην παραπάνω αντίδραση, ο αποχρωματισμός του διαλύματος γίνεται στην αρχή πολύ αργά (το MnO4– είναι ροδόχρωμο). Μόλις όμως σχηματιστεί το Mn2+, που δρα ως καταλύτης, ο αποχρωματισμός επιταχύνεται. Αυτό μπορούμε να το δούμε και διαγραμματικά, παρακολουθώντας τη συγκέντρωση του MnO4– σε συνάρτηση με το χρόνο. Παρατηρούμε, δηλαδή, ότι στην αρχή η συγκέντρωση του MnO4– είναι σχεδόν σταθερή.
Μόλις όμως σχηματιστεί μια ποσότητα Mn2+, το φαινόμενο επιταχύνεται και εκδηλώνεται με την απότομη πτώση της συγκέντρωσης του MnO4–. Για συγκριτικούς λόγους παραθέτουμε την ίδια καμπύλη παρουσία Mn2+, όταν δηλαδή έχουμε προσθέσει καταλύτη εξ αρχής. Εδώ, η επιτάχυνση της αντίδρασης γίνεται από την πρώτη στιγμή, όπως δείχνει η απότομη μεταβολή της συγκέντρωσης του MnO4–.”
Καλησπέρα Ξανθή.
Επιτέλους και ένα ερώτημα Χημείας στο φόρουμ.
Περιμένοντας του φίλους Χημικούς να …ενεργοποιηθούν, μια πρώτη απάντηση από μένα (που είμαι Φυσικός…)
Το διάγραμμα από το ΕΚΦΕ Ν. Σμύρνης νομίζω ότι περιγράφει καλύτερα το φαινόμενο.
Λογικά η αντίδραση με την αρχική παρουσία των ιόντων Mn2+, θα ολοκληρωθεί σε λιγότερο χρόνο.
Αλλά και στο θέμα της συνέχισης ή μη της γραμμής νομίζω ότι έχεις δίκιο. Αν σταθεροποιείται η συγκέντρωση στη μια περίπτωση, σταθεροποιείται και στην άλλη.
Όσον αφορά την τιμή της τελικής συγκέντρωσης, μπορεί να είναι μηδενική ή όχι, ανάλογα αν έχουμε ή όχι περίσσεια.
Καλησπέρα κι από εμένα. Γενικά συμφωνώ με το Διονύση. Το'χαμε ξανασυζητήσει το θέμα με αφορμή σχετικό ερώτημα νομίζω του Πέτρου του Καραπέτρου (δεν είμαι σίγουρος).
Ίσως στο βιβλίο δε συνεχίζεται η κόκκινη γραμμή για να μην επικαλύπτεται με την πράσινη.
Για το θέμα της τελικής συγκέντρωσης λέμε ότι μηδενίζεται αν αντιδρά όλο το αντιδρών σε μονόδρομη αντίδραση. Όμως στην πραγματικότητα η συγκέντρωση πρέπει να τείνει ασυμπτωτικά στο μηδέν. Για μια αντίδραση π.χ. πρώτης τάξης είναι C=Coe^-kt, η οποία τείνει ασυμπτωτικά στο μηδέν όταν t->oo. Αυτός είναι υποθέτω και ο λόγος που σε διεργασίες πρώτης τάξης (όπως είναι και οι ραδιενεργές διασπάσεις) υπολογίζουμε το χρόνο υποδιπλασιασμού και όχι το χρόνο για να μηδενιστεί η C (που τείνει στο άπειρο)
…και όχι μόνο σε διεργασίες πρώτης τάξης.
Καλησπέρα και από εμένα.
Στην πράσινη καμπύλη από κάποια χρονική στιγμή και μετά, η ταχύτητα της αντίδρασης γίνεται μικρότερη από αυτή της κόκκινης λόγω της μείωσης της συγκέντρωσης ενός τουλάχιστον εκ των αντιδρώντων. Η μεγαλύτερη ποσότητα καταλύτη, στην πράσινη γραμμή, δεν είναι δυνατόν να την επιταχύνει περισσότερο. Η αύξηση της ποσότητας του καταλύτη δεν αυξαίνει συνέχεια την ταχύτητα. Έτσι η κόκκινη καμπύλη, από κάποια χρονική στιγμή και μετά θα έχει μεγαλύτερη κλίση – μεγαλύτερη ταχύτητα- λόγω μεγαλύτερης συγκέντρωσης αντιδρώντων. Άρα είναι λογικό οι δύο καμπύλες να τμηθούν σε κάποια χρονική στιγμή – ή να έρθουν πάρα πολύ κοντά – και κατόπιν να γίνουν μία: κατόπιν οι δύο αντιδράσεις εξελίσσονται ακριβώς το ίδιο. Σωστή νομίζω είναι η γραφική παράσταση του σχολικού βιβλίου.
Εννοείς Στέφανε ότι οι δύο καμπύλες θα συναντηθούν πριν ολοκληρωθεί η αντίδραση; Γιατί, όπως φαίνεται στο βιβλίο, οι καμπύλες συναντώνται τη στιγμή που φαίνεται να ολοκληρώνεται η αντίδραση, δηλαδή να οριζοντιώνονται οι καμύλες. Σε κάθε περίπτωση, θα πρέπει οι ανιδράσεις, κατάλυση και αυτοκατάλυση, να έχουν ουσιαστικά την ίδια μέση ταχύτητα μέχρι την ολοκλήρωσή τους. Αυτό είναι κάτι που δε μπορώ να το δεχτώ έτσι εύκολα. Δεν ξέρω… Θέλω κάτι πιο πειστικό…
Αυτοκατάλυση
Τελικά Πέτρος ήταν, αλλά όχι ο Καραπέτρος, ο Μάλλιος…
Παρεπιμπτόντως, λίγο που έψαξα βιβλιογραφία για κινητική-μηχανισμό αντίδρασης, είδα ότι η αντίδραση έχει ιδιαίτερα σύνθετο μηχανισμό, έχει προταθεί μηχανισμός μέχρι και 14 σταδίων!! καθώς και ότι είναι αντίδραση χημειοφωταύγειας. Νομίζω ότι τα ερωτήματά μας θα μείνουν προς το παρόν αναπάντητα…
Βέβαια, τώρα που το ξανασκέφτομαι, ένα πειραματάκι να βάζουμε σε δύο σωλήνες μία αυτοκατάλυση και μία κατάλυση εξαρχής με ίδιες αρχικές ποσότητες και να βλέπαμε αν θα αποχρωματίζονταν ταυτόχρονα τα δύο διαλύματα ίσως έδινε μία εικόνα…
Γιατί πρέπει να είναι σωστό το διάγραμμα του βιβλίου;
Δεν είναι το πρώτο λάθος που υπάρχει σε ένα βιβλίο που έχει γραφτεί πριν 20 χρόνια.
Πέτρο δεν υπάρχει πρέπει. Αλλά, νομίζω, δε μπορούμε να πούμε προς το παρόν και με βεβαιότητα ότι είναι λάθος…
Καλησπέρα σας.
Θοδωρή δεν ξέρω ακριβώς αν αυτό συμβεί λίγο πριν ολοκληρωθεί η αντίδραση ή ακριβώς στην ολοκλήρωσή της. Είναι μία δική μου εξήγηση του πειράματος. Πάντως κάτι σχετικό με την περιγραφή μου και ακριβώς για το ίδιο πείραμα υπάρχει στο PDF σελ. 154 από γερμανικό σχολικό βιβλίο. εδώ είναι το απόσπασμα του βιβλίου.