Co se stane s exotermickou reakcí, pokud se zvýší teplota?

Některé chemické reakce - například spalování dřeva nebo exploze TNT - uvolňují teplo do svého okolí. Chemici nazývají tyto exotermické reakce. Zvýšení teploty ovlivňuje exotermickou reakci dvěma různými způsoby: změnou rychlosti reakce a změnou rovnováhy mezi produkty a reaktanty na konci reakce.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Obecně řečeno, vaše reakce se zrychlí, protože vyšší teplota znamená více tepla a energie ve vašem systému. V některých případech by však zvýšení teploty mohlo posunout rovnováhu a zabránit výskytu některé z vašich reakcí.

Téměř všechny reakce probíhají rychleji, jak teplota stoupá - včetně exotermických reakcí. Například reakce mezi kyslíkem ve vzduchu a chemikáliemi ve špičce zápalky je při pokojové teplotě tak pomalá, že se zdá, že se nic neděje. Když však hrot zápalky zahřejete úderem proti úderníku na krabici, teplota se zvýší a s ní i rychlost reakce, dokud hoří horkým plamenem. Obecně platí, že čím více zvýšíte teplotu exotermické reakce, tím rychleji to půjde.

Většina chemických reakcí může probíhat oběma směry, což znamená, že mohou běžet dopředu a přeměňovat reaktanty na produkty nebo naopak a přeměňovat produkty na reaktanty. Jak reakce probíhá vpřed, reaktanty se postupně vyčerpávají, zatímco se produkty začínají hromadit, takže dopředná reakce se zpomaluje, zatímco zpětná reakce se zrychluje. Rychlost reakce vpřed a vzad je nakonec stejná, takže i když k reakci dochází i nadále, množství produktů a reaktantů se nemění. Tento ustálený stav se nazývá rovnováha.

Poměr reaktantů k produktům v rovnováze závisí na konkrétní chemické reakci. Například pro něco jako oheň, málo, pokud je některý z reaktantů ponechán v rovnováze, zatímco pro něco jako reakce mezi dusíkem a vodíkem za vzniku amoniaku, může být ponecháno mnoho reaktantů rovnováha. Princip Le Chatelier v zásadě říká, že všechny chemické systémy se chtějí dostat a zůstat v rovnováze. Pokud přidáte reakční produkty do chemického systému v rovnováze, můžete očekávat, že se určité množství produktu převede na reaktanty, zatímco pokud přidáte reaktanty, určité množství reaktantů se převede na produkty, takže je rovnováha udržovaný.

Pro exotermickou reakci je teplo v podstatě produktem reakce. V souladu s principem Le Chatelier, pokud zvyšujete teplotu, zvyšujete množství produktů, a tak posunete rovnováhu v rovnováze zpět směrem k reaktantům, což znamená, že tam bude více reaktantů rovnováha. Čím vyšší je teplota, tím více se rovnováha v rovnováze posune zpět k reaktantům. Slavným příkladem je reakce mezi vodíkem a dusíkem za vzniku amoniaku. Reakce je při pokojové teplotě tak pomalá, že se nic neděje. Pokud však pro urychlení reakce zvýšíte teplotu, rovnováha se v rovnováze posune zpět k reaktantům a vyprodukuje se velmi málo amoniaku.