بعض التفاعلات الكيميائية - مثل حرق الأخشاب أو انفجار مادة تي إن تي - تطلق الحرارة في محيطها. يطلق الكيميائيون على هذه التفاعلات الطاردة للحرارة. تؤثر زيادة درجة الحرارة على التفاعل الطارد للحرارة بطريقتين مختلفتين: عن طريق تغيير المعدل من التفاعل وعن طريق تغيير التوازن بين المنتجات والمواد المتفاعلة في نهاية التفاعل.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
بشكل عام ، سوف يتسارع رد فعلك لأن ارتفاع درجة الحرارة يعني المزيد من الحرارة والطاقة في نظامك. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، قد يؤدي رفع درجة الحرارة إلى تغيير التوازن ويمنع حدوث بعض رد فعلك.
معدلات رد الفعل
تقريبًا تسرع جميع التفاعلات مع ارتفاع درجة الحرارة - بما في ذلك التفاعلات الطاردة للحرارة. التفاعل بين الأكسجين في الهواء والمواد الكيميائية في طرف المطابقة ، على سبيل المثال ، يكون بطيئًا جدًا في درجة حرارة الغرفة بحيث لا يبدو أن شيئًا يحدث. عندما تقوم بتسخين طرف عود الثقاب بضربه بالشريط المهاجم الموجود على الصندوق ، تزداد درجة الحرارة ومعها معدل التفاعل حتى تحترق بلهب ساخن. بشكل عام ، كلما زادت درجة حرارة التفاعل الطارد للحرارة ، زادت سرعة التفاعل.
حالة توازن
يمكن أن تسير معظم التفاعلات الكيميائية في كلا الاتجاهين ، مما يعني أنها يمكن أن تتقدم للأمام وتحول المواد المتفاعلة إلى منتجات أو تعمل في الاتجاه المعاكس وتحول المنتجات إلى متفاعلات. مع تقدم التفاعل للأمام ، يتم استنفاد المواد المتفاعلة تدريجيًا بينما تبدأ المنتجات في التراكم ، وبالتالي يتباطأ التفاعل الأمامي بينما يتم تسريع التفاعل العكسي. في نهاية المطاف ، تكون معدلات التفاعلات الأمامية والعكسية هي نفسها ، لذلك على الرغم من استمرار حدوث التفاعل ، فإن كميات المنتجات والمواد المتفاعلة لا تتغير. تسمى هذه الحالة المستقرة بالتوازن.
مبدأ لو شاتيلير
تعتمد نسبة المواد المتفاعلة إلى المنتجات عند التوازن على التفاعل الكيميائي المحدد. بالنسبة لشيء مثل النار ، على سبيل المثال ، يتم ترك القليل من المادة المتفاعلة في حالة توازن ، إن وجدت شيء مثل التفاعل بين النيتروجين والهيدروجين لإنتاج الأمونيا ، يمكن ترك الكثير من المواد المتفاعلة حالة توازن. يقول مبدأ Le Chatelier بشكل أساسي أن جميع الأنظمة الكيميائية تريد الوصول إلى التوازن والبقاء فيه. إذا قمت بإضافة نواتج تفاعل إلى نظام كيميائي في حالة توازن ، فيمكنك توقع أنه سيتم تحويل كمية معينة من المنتج إلى مواد متفاعلة ، بينما إذا أضفت مواد متفاعلة ، فسيتم تحويل بعض المواد المتفاعلة إلى نواتج بحيث يكون التوازن صيانتها.
الحرارة والتوازن
بالنسبة للتفاعل الطارد للحرارة ، تكون الحرارة في الأساس نتاج التفاعل. تمشيا مع مبدأ Le Chatelier ، إذا قمت بزيادة درجة الحرارة فإنك تزيد من كمية المنتجات ، وهكذا تقوم بتحويل التوازن عند التوازن إلى المواد المتفاعلة ، مما يعني أنه سيكون هناك المزيد من المواد المتفاعلة المتبقية حالة توازن. كلما ارتفعت درجة الحرارة ، كلما زاد تحول التوازن عند التوازن نحو المواد المتفاعلة. مثال مشهور هو التفاعل بين الهيدروجين والنيتروجين لإنتاج الأمونيا. يكون التفاعل بطيئًا جدًا في درجة حرارة الغرفة بحيث لا يحدث شيء. إذا قمت بزيادة درجة الحرارة لتسريع التفاعل ، فإن التوازن عند التوازن يتحول إلى المواد المتفاعلة ، وينتج القليل جدًا من الأمونيا.