Chemické reakce

Molekuly – například ty, které tvoří naše těla – jsou jen skupinami atomů držených pohromadě chemickými vazbami. V mnoha ohledech jsou podobné stavebnici Merkur. Pokud tě organická chemie zajímá, možná si časem pořídíš soupravu na modelování molekul a zjistíš, že je dětské stavebnici až nápadně podobná!

Stejně jako můžeš propojovat jednotlivé dílky stavebnice Merkur, můžeš také skládat atomy a vytvářet mezi nimi různé chemické vazby. Proces reorganizování atomů rozbíjením chemických vazeb a utvářením nových se nazývá chemická reakce.

K chemickým reakcím dochází, když vznikají nebo zanikají chemické vazby mezi atomy. Látky, které vstupují do chemické reakce, se nazývají reaktanty a látky vzniklé na konci reakce jsou známy jako produkty. Mezi reaktanty a produkty se vkládá šipka, která označuje směr chemické reakce, ačkoli chemická reakce nemusí být vždy "jednosměrná", jak si povíme v další sekci.

Například reakci rozkladu peroxidu vodíku (${\text{H}}_2$‍${\text{O}}_2$‍) na vodu a kyslík můžeme zapsat jako:

$2{\text{H}}_2$‍${\text{O}}_2\text{(peroxid vodíku)}$‍ $\to$‍ $2{\text{H}}_2\text{O}\text{(voda)}$‍ + ${\text{O}}_2\text{(kyslík)}$‍

V tomto příkladu je peroxid vodíku reaktantem a rozkládá se na vodu a kyslík - na produkty. Atomy, které nejdříve byly součástí molekul peroxidu vodíku, se uspořádají tak, že vzniknou molekuly vody (${\text{H}}_2\text{O}$‍) a kyslíku (${\text{O}}_2$‍).

Možná sis všiml/a dalších čísel uvedených v chemické rovnici výše: $2$‍ před peroxidem vodíku a vodou. Tato čísla se nazývají koeficienty a říkají nám, kolik molekul se podílí na reakci. Musí být v rovnici zahrnuty, aby byla vyčíslená, tedy aby měla stejný počet atomů každého prvku na obou stranách rovnice.

Rovnice musí být vyčíslené, aby odpovídaly zákonu o zachování hmoty. Podle tohoto zákona nesmí být při normální chemické reakci vytvořeny ani zničeny žádné atomy. Více informací o vyčíslování reakcí najdeš v článku vyčíslování chemických rovnic.

Některé chemické reakce fungují pouze jedním směrem, dokud se reaktanty nespotřebují. Tyto reakce jsou tzv. nevratné. Jiné reakce mohou být vratné. Vratné reakce jdou oběma směry.

U vratných reakcí se reaktanty mění na produkty a produkty se zároveň mohou znovu stát reaktanty. K oběma těmto reakcím dochází současně. Rychlost jedné z těchto reakcí vždy převažuje, dokud není dosaženo určité rovnováhy mezi reaktanty a produkty - stavu, který se nazývá rovnováha. Při dosažení rovnováhy se reakce nezastaví, již se ale nemění relativní koncentrace produktů a reaktantů.

U každé reakce je bod rovnováhy různý a můžeme ho popsat číslem, jež se označuje jako rovnovážná konstanta. Pokud se chceš o rovnovážné konstantě a způsobech jejího výpočtu dozvědět víc, podívej se na video o chemické rovnováze.

Je-li reakce klasifikována jako vratná, obvykle ji zapíšeme se šipkami vpřed i vzad, aby bylo zřejmé, že může jít tam i zpět. Například u lidské krve dochází k tomu, že se přebytečné vodíkové ionty (${\text{H}}^{+}$‍) váží na hydrogenuhličitanové ionty (${\text{HCO}}_3$‍${}^{-}$‍), a vytvářejí tak kyselinu uhličitou (${\text{H}}_2$‍${\text{CO}}_3$‍):

${\text{HCO}}_3$‍${}^{-}$‍ + ${\text{H}}^{+}$‍ $\rightleftharpoons$‍ ${\text{H}}_2$‍${\text{CO}}_3$‍

Protože se jedná o reakci vratnou, tak pokud by došlo k přidání kyseliny uhličité, část z ní by se přeměnila na hydrogenuhličitanové a vodíkové ionty, aby došlo k znovunalezení rovnováhy. Právě toto hraje klíčovou roli v tom, že pH krve je stálé a funguje tak, jak má.