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 ($\text{H}_{2}$start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript$\text{O}_{2}$start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript) na vodu a kyslík můžeme zapsat jako:

$2 \text{H}_{2}$2, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript$\text{O}_{2} \text{(peroxid vodíku)}$start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, left parenthesis, p, e, r, o, x, i, d, space, v, o, d, ı, with, \', on top, k, u, right parenthesis, end text $\rightarrow$right arrow $2\text{H}_{2}\text O \text{(voda)}$2, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start text, left parenthesis, v, o, d, a, right parenthesis, end text + $\text{O}_{2}\text{(kyslík)}$start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, left parenthesis, k, y, s, l, ı, with, \', on top, k, right parenthesis, end text

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 ($\text{H}_{2}\text O$start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text) a kyslíku ($\text O_2$start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript).

Možná sis všiml/a dalších čísel uvedených v chemické rovnici výše: $2$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 ($\text H^+$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript) váží na hydrogenuhličitanové ionty ($\text{HCO}_{3}$start text, H, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript$^{-}$start superscript, minus, end superscript), a vytvářejí tak kyselinu uhličitou ($\text{H}_{2}$start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript$\text{CO}_{3}$start text, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript):

$\text{HCO}_{3}$start text, H, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript$^{-}$start superscript, minus, end superscript + $\text{H}^{+}$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript $\rightleftharpoons$\rightleftharpoons $\text{H}_{2}$start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript$\text{CO}_{3}$start text, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript

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.