8.7.1 Acidobázická katalýza
Rozklad diazooctanu ethylnatého (označíme A) ve vodném roztoku je
reakcí katalyzovanou ionty H3O+ (pro jednoduchost budeme uvažovat
H+ ionty)
N2CHCOOC2H5 + H2O 
HOCH2COOC2H5 + N2
Rychlost se řídí rovnicí
kde k1 = kcH+ je efektivní rychlostní konstanta.
Při jednom z pokusů bylo zjištěno, že v roztoku diazooctanu
ethylnatého o koncentraci 0,08 mol/dm3 byla za přítomnosti
9,8.10−4 mol/dm3 kyseliny dusičné stanovena počáteční
rychlost rA = 2,79 . 10−3 mol dm−3 min−1.
Vypočítejte:
a) rychlostní konstantu k této reakce,
b) počáteční rychlost v roztoku, který obsahuje 0,08 mol/dm3
diazooctanu ethylnatého a 1,82 mol/dm3 octové kyseliny, jejíž
disociační konstanta je Kk = 1,8 . 10−5 (c° = 1 mol/dm3
a aktivitní koeficienty uvažujte jednotkové),
c) dobu za kterou při podmínkách uvedených v bodu b) zreaguje
30 % původně přítomného diazooctanu ethylnatého.
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
Výsledek
a) k = 38,75 mol dm−3 min−1, b) r = 1,772 . 10−2 mol dm−3 min−1, c) τ = 1,611 min.
Postup
Kyselina dusičná je silná jednosytná kyselina a její koncentrace je současně i koncentrací H+ iontů a z údaje o rychlosti reakce určíme rychlostní konstantu k. Z disociační konstanty kyseliny octové vypočteme koncentraci hydroxoniových iontů a efektivní rychlostní konstantu k1 rozkladu diazooctanu ethylnatého a potom i vlastní rychlost. Na základě efektivní rychlostní konstanty a integrální rovnice pro I. řád určíme i potřebnou dobu na 30 % zreagování látky.
Řešení
ad a) Kyselina dusičná je silná jednosytná kyselina a platí pro ni cH+ = cHNO3 = 9 . 10−4 mol/dm3. Dosazením do vztahu
obdržíme k = 38,75 dm3 mol−1 min−1.
ad b) Počáteční rychlost bude určena vzniklou koncentrací
cH+ iontů, kterou vypočteme z disociační konstanty
kyseliny octové. Koncentrace cH+ bude dána relací
kde α je disociační stupeň kyseliny octové (viz kap. Chemické rovnováhy), který získáme řešením kvadratické rovnice
a získali bychom
Potom platí cH+ = 1,82 . 0,00314 = 5,715 . 10−3 mol/dm3 a pro rychlost reakce dostaneme
ad c) Efektivní rychlostní konstanta má hodnotu k1 = kcH+ = 0,2215 min−1 a požadovaný čas na 30 % konverzi získáme ze vztahu (8.15)
