Kemiske reaktioner er overalt omkring dig og inde i dig. Ud over de biokemiske reaktioner, der giver dig mulighed for at transformere de molekyler, du spiser og indånder i brugbar energi, er der industrielle laboratorier i byer rundt om i verden producerer kemikalier samt produkter, der er afhængige af kemikalier til deres fremstille.
Et af de vigtigste aspekter af en reaktion ud over det eller de produkter, der produceres og har en ordentlig tilførsel af reaktanter, er hvor hurtigt en reaktion kan forventes at gå. Dette kan have en indvirkning på sikkerhed, produktkvalitet og andre resultater. En af de faktorer, der påvirker reaktionshastigheder, som i de fleste tilfælde let kan ændres i laboratoriet er temperatur. Effekten af temperatur på reaktionshastigheden kan have en enorm indvirkning.
Tænk et øjeblik over, hvordan temperaturen kan forventes at påvirke reaktionshastighederne, og læs videre for at få mere indsigt i de forskellige ting, der kan fremskynde eller bremse kemiske reaktioner.
Hvilke faktorer påvirker reaktionshastigheder?
Effekten af temperatur på reaktionshastigheden er blot en af de ting, der kan påvirke, hvordan en reaktion forløber, det vil sige, hvor hurtigt de reaktanter, der er til stede, bliver omdannet til produkter. Selvfølgelig er mange af disse faktorer aktive på alle tidspunkter og kan have konkurrerende indflydelse på den samlede hastighed for en given reaktion.
- Reaktantkoncentration: Jo mere koncentreret løsningen er, jo hurtigere bliver hastigheden. For gasser har indirekte stigning i trykket denne effekt ved at hæve koncentrationen.
- Reaktanters fysiske tilstand: Pulver, der falder i opløsning, reagerer hurtigere end faste bidder som tabletter gør, fordi de udsætter et større overfladeareal for reaktioner, der skal forekomme med det samme.
- Tilstedeværelsen, typen og koncentrationen af en katalysator eller inhibitor: En katalysator fremskynder en reaktion, mens inhibitorer sænker dem.
- Lys: Lys med en given bølgelængde kan fremskynde nogle reaktioner.
-
Temperatur: De fleste reaktioner øges med stigende temperatur, og du er ved at lære hvorfor.
Virkningen af temperatur på reaktionshastigheden
Som en tommelfingerregel fordobler en stigning i temperaturen på 10 ° C reaktionshastigheden. Hvorfor kan temperaturforøgelsen ændre hastigheden for en kemisk reaktion?
Hvis du tænker, at det er fordi de involverede molekyler bevæger sig hurtigere, når temperaturen er højere, er du på rette vej. Temperatur er faktisk et mål for den gennemsnitlige kinetiske energi af molekyler i bevægelse.
Molekyler i bevægelse har tendens til at forblive i bevægelse, indtil de støder på en ekstern kraft, og når forskellige reaktantmolekyler blandes sammen, har de lidt at løbe ind ved siden af hinanden.
Når temperaturen stiger, øges mængden af atomare eller molekylære kollisioner mellem molekyler. Men ændringen i reaktionshastighed med temperaturen er ikke kun en funktion af temperaturen; i stedet påvirker temperaturstigninger faktisk hastighedskonstanterne (skrevet k) af reaktioner på en forudsigelig måde.
Hvad er kollisionsteorien om reaktionshastigheder?
Når molekyler kolliderer, kan de gøre en række ting. Det samme gælder for to objekter, der møder hinanden i den virkelige verden. Hvis du kørte blindt, selvom en parkeringsplads forsøgte at placere din bil tilfældigt på parkeringspladser uden at kigge ved linierne på fortovet ville du have en relativt lille chance for succes med at stille køretøjet op korrekt. Men hvis du gjorde dette hurtigere, ville du have mere Total succes, selvom din fejl sats forblev den samme.
Dette er sådan, hvad der sker, når reaktantmolekyler kolliderer. De har brug for at kollidere for at være tæt nok sammen til at interagere, men selv om denne tilstand er nødvendig, er den ikke tilstrækkelig. Molekylerne skal også have en optimal orientering i rummet for at udløse en reaktion.
I sidste ende bestemmes virkningen af temperatur på reaktionshastigheden gennem dens virkning på hastighedskonstanten k, som igen afhænger af aktiveringsenergi E-en af den pågældende reaktion. Højere temperaturer vil se, at en højere fraktion af molekyler opnår denne minimale kinetiske energi, der er nødvendig for at få reaktionen i gang.