Einige chemische Reaktionen – wie das Verbrennen von Holz oder explodierendes TNT – geben Wärme an ihre Umgebung ab. Chemiker nennen das exotherme Reaktionen. Eine Temperaturerhöhung beeinflusst eine exotherme Reaktion auf zwei verschiedene Arten: durch Änderung der Geschwindigkeit der Reaktion und durch die Änderung des Gleichgewichts zwischen Produkten und Reaktanten am Ende der Reaktion.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Im Allgemeinen beschleunigt sich Ihre Reaktion, da eine höhere Temperatur mehr Wärme und Energie in Ihrem System bedeutet. In einigen Fällen kann eine Erhöhung der Temperatur jedoch das Gleichgewicht verschieben und einen Teil Ihrer Reaktion verhindern .
Reaktionsraten
Fast alle Reaktionen laufen mit steigender Temperatur schneller ab – exotherme Reaktionen eingeschlossen. Die Reaktion zwischen Sauerstoff in der Luft und den Chemikalien in der Spitze eines Streichholzes zum Beispiel ist bei Raumtemperatur so langsam, dass nichts zu passieren scheint. Wenn Sie jedoch die Streichholzspitze erhitzen, indem Sie sie gegen die Schlagleiste der Schachtel schlagen, steigt die Temperatur und damit die Reaktionsgeschwindigkeit, bis sie mit einer heißen Flamme verbrennt. Im Allgemeinen gilt: Je mehr Sie die Temperatur einer exothermen Reaktion erhöhen, desto schneller verläuft sie.
Gleichgewicht
Die meisten chemischen Reaktionen können in beide Richtungen verlaufen, dh sie können vorwärts ablaufen und Reaktanten in Produkte umwandeln oder rückwärts ablaufen und Produkte in Reaktanten umwandeln. Während die Reaktion voranschreitet, werden die Reaktanten allmählich aufgebraucht, während sich die Produkte anzusammeln beginnen, so dass die Vorwärtsreaktion verlangsamt wird, während die Rückreaktion beschleunigt wird. Schließlich sind die Geschwindigkeiten der Hin- und Rückreaktion gleich, sodass sich die Produkt- und Reaktandenmengen nicht ändern, obwohl die Reaktion weiterläuft. Dieser stationäre Zustand wird als Gleichgewicht bezeichnet.
Das Prinzip von Le Chatelier
Das Verhältnis von Reaktanten zu Produkten im Gleichgewicht hängt von der spezifischen chemischen Reaktion ab. Bei etwas wie Feuer zum Beispiel bleibt wenig oder gar kein Reaktant im Gleichgewicht, während für so etwas wie die Reaktion zwischen Stickstoff und Wasserstoff zu Ammoniak, viele Reaktanten können bei Gleichgewicht. Das Prinzip von Le Chatelier besagt im Grunde, dass alle chemischen Systeme ins Gleichgewicht kommen und im Gleichgewicht bleiben wollen. Wenn Sie einem chemischen System im Gleichgewicht Reaktionsprodukte hinzufügen, können Sie davon ausgehen, dass eine gewisse Produktmenge umgesetzt wird in Reaktanten, während bei Zugabe von Reaktanten ein Teil der Reaktanten in Produkte umgewandelt wird, sodass das Gleichgewicht equilibrium gepflegt.
Hitze und Gleichgewicht
Bei einer exothermen Reaktion ist Wärme im Wesentlichen ein Reaktionsprodukt. Nach dem Prinzip von Le Chatelier erhöhen Sie die Produktmenge, wenn Sie die Temperatur erhöhen. und so verschieben Sie das Gleichgewicht im Gleichgewicht zurück in Richtung der Reaktanten, was bedeutet, dass mehr Reaktanten bei. übrig bleiben Gleichgewicht. Je höher die Temperatur geht, desto weiter verschiebt sich das Gleichgewicht im Gleichgewicht zurück in Richtung der Reaktanten. Ein berühmtes Beispiel ist die Reaktion von Wasserstoff und Stickstoff zu Ammoniak. Die Reaktion ist bei Raumtemperatur so langsam, dass nichts passiert. Wenn Sie jedoch die Temperatur erhöhen, um die Reaktion zu beschleunigen, verschiebt sich das Gleichgewicht im Gleichgewicht zurück in Richtung der Reaktanten, und es wird sehr wenig Ammoniak produziert.