Каква роля играе топлината в химичните реакции?

Тъй като тя е форма на енергия, топлината играе множество важни роли в химичните реакции. В някои случаи реакциите се нуждаят от топлина, за да започнат; например лагерният огън изисква кибрит и запалване, за да започне. Реакциите консумират топлина или я произвеждат в зависимост от участващите химикали. Топлината също определя скоростта, с която се появяват реакциите и дали те продължават в посока напред или назад.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

Най-общо казано, топлината ще помогне за ускоряване на химичната реакция или ще предизвика химическа реакция, която не би могла да се случи по друг начин.

Много познати химични реакции, като изгаряне на въглища, ръждясване и взривяване на барута, отделят топлина; химиците наричат ​​тези реакции екзотермични. Тъй като реакциите освобождават топлината, те повишават околната температура. Други реакции, като комбиниране на азот и кислород за образуване на азотен оксид, поемат топлина, намалявайки околната температура. Тъй като те отстраняват топлината от заобикалящата ги среда, тези реакции са ендотермични. Много реакции едновременно консумират и произвеждат топлина, но ако нетният резултат е да отдели топлина, реакцията е екзотермична; в противен случай е ендотермичен.

Топлинната енергия се проявява като произволни блъскащи се движения на молекули в материята; тъй като температурата на веществото се повишава, молекулите му вибрират и отскачат с повече енергия и с по-бързи скорости. При определени температури вибрациите преодоляват силите, които карат молекулите да се придържат една към друга, причинявайки твърдите вещества да се разтопят в течности, а течностите да заврят в газове. Газовете реагират на топлина с повишаване на налягането, тъй като молекулите се сблъскват в контейнера си с по-голяма сила.

Математическа формула, наречена уравнение на Арениус, свързва скоростта на химичната реакция с нейната температура. При абсолютна нула, теоретична температура, която не може да бъде достигната в реални лабораторни условия, топлината напълно липсва и химичните реакции не съществуват. С повишаване на температурата протичат реакции. Като цяло, по-високите температури означават по-бързи скорости на реакция; тъй като молекулите се движат по-бързо, реагентните молекули са по-склонни да си взаимодействат, образувайки продукти.

Някои химични реакции са обратими: реагентите се комбинират, за да образуват продукти и продуктите се пренареждат в реактиви. Едната посока отделя топлина, а другата я консумира. Когато реакцията може да се случи по един или друг начин с еднаква вероятност, химиците казват, че тя е в равновесие. Принципът на Le Chatelier гласи, че за реакциите в равновесие добавянето на повече реагенти към сместа прави по-вероятна реакцията напред, а обратната по-малко. И обратно, добавянето на повече продукти прави обратната реакция по-вероятна. За екзотермична реакция топлината е продукт; ако добавите топлина към екзотермична реакция в равновесие, правите обратната реакция по-вероятна.