Οι χημικές αντιδράσεις είναι παντού γύρω σας και μέσα σας. Εκτός από τις βιοχημικές αντιδράσεις που σας επιτρέπουν να μετατρέψετε τα μόρια που τρώτε και να αναπνέετε σε χρησιμοποιήσιμη ενέργεια, υπάρχουν βιομηχανικά εργαστήρια σε πόλεις σε όλο τον κόσμο που παράγουν χημικά καθώς και προϊόντα που βασίζονται σε χημικά για αυτά κατασκευή.
Μία από τις πιο σημαντικές πτυχές μιας αντίδρασης, εκτός από το προϊόν ή τα προϊόντα που παράγονται και έχουν την κατάλληλη παροχή αντιδραστηρίων, είναι το πόσο γρήγορα αναμένεται να προχωρήσει μια αντίδραση. Αυτό μπορεί να έχει αντίκτυπο στην ασφάλεια, την ποιότητα του προϊόντος και άλλα αποτελέσματα. Ένας από τους παράγοντες που επηρεάζουν τα ποσοστά αντίδρασης που μπορούν να αλλάξουν με ευκολία στις περισσότερες περιπτώσεις στο εργαστήριο είναι θερμοκρασία. Η επίδραση της θερμοκρασίας στον ρυθμό αντίδρασης μπορεί να έχει τεράστια επίδραση.
Σκεφτείτε για λίγο πώς αναμένεται η θερμοκρασία να επηρεάσει τα ποσοστά αντίδρασης και διαβάστε για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα διάφορα πράγματα που μπορούν να επιταχύνουν ή να επιβραδύνουν τις χημικές αντιδράσεις.
Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τα ποσοστά αντίδρασης;
Η επίδραση της θερμοκρασίας στον ρυθμό αντίδρασης είναι μόνο ένα από τα πράγματα που μπορούν να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο προχωρά μια αντίδραση, δηλαδή πόσο γρήγορα τα αντιδραστήρια που υπάρχουν υπάρχουν μετατρέπονται σε προϊόντα. Φυσικά, πολλοί από αυτούς τους παράγοντες είναι ενεργοί ανά πάσα στιγμή και μπορούν να έχουν ανταγωνιστικές επιρροές στο συνολικό ρυθμό μιας δεδομένης αντίδρασης.
- Συγκέντρωση αντιδραστηρίου: Όσο πιο συγκεντρωμένη είναι η λύση, τόσο πιο γρήγορη είναι η ταχύτητα. Για αέρια, η αύξηση της πίεσης έχει έμμεσα αυτό το αποτέλεσμα αυξάνοντας τη συγκέντρωση.
- Φυσική κατάσταση των αντιδρώντων: Οι πούδρες που πέφτουν στο διάλυμα αντιδρούν ταχύτερα από τα στερεά κομμάτια όπως κάνουν τα δισκία επειδή εκθέτουν μεγαλύτερη επιφάνεια για να εμφανιστούν αντιδράσεις αμέσως.
- Η παρουσία, ο τύπος και η συγκέντρωση ενός καταλύτη ή αναστολέα: Ένας καταλύτης επιταχύνει την αντίδραση, ενώ οι αναστολείς τους επιβραδύνουν.
- Φως: Το φως ενός δεδομένου μήκους κύματος μπορεί να επιταχύνει ορισμένες αντιδράσεις.
-
Θερμοκρασία: Οι περισσότερες αντιδράσεις επιταχύνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας και πρόκειται να μάθετε γιατί.
Η επίδραση της θερμοκρασίας στο ρυθμό αντίδρασης
Κατά κανόνα, μια αύξηση θερμοκρασίας 10 ° C διπλασιάζει τον ρυθμό αντίδρασης. Γιατί η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να αλλάξει το ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης;
Εάν σκέφτεστε ότι επειδή τα εμπλεκόμενα μόρια κινούνται πιο γρήγορα όταν η θερμοκρασία είναι υψηλότερη, είστε στο σωστό δρόμο. Η θερμοκρασία είναι στην πραγματικότητα ένα μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων σε κίνηση.
Τα μόρια σε κίνηση τείνουν να παραμένουν σε κίνηση μέχρι να συναντήσουν μια εξωτερική δύναμη, και όταν διαφορετικά μόρια αντιδρώντος αναμιγνύονται μεταξύ τους, έχουν ελάχιστα να συναντηθούν το ένα δίπλα στο άλλο.
Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται η ποσότητα ατομικών ή μοριακών συγκρούσεων μεταξύ μορίων. Αλλά η αλλαγή του ρυθμού αντίδρασης με τη θερμοκρασία δεν είναι απλώς συνάρτηση της θερμοκρασίας. Αντίθετα, οι αυξήσεις θερμοκρασίας επηρεάζουν πραγματικά τις σταθερές ρυθμού (γραμμένο k) των αντιδράσεων με προβλέψιμο τρόπο.
Ποια είναι η θεωρία σύγκρουσης των ποσοστών αντίδρασης;
Όταν τα μόρια συγκρούονται, μπορούν να κάνουν πολλά πράγματα. Το ίδιο ισχύει και για τα δύο αντικείμενα που συναντώνται μεταξύ τους στον πραγματικό κόσμο. Εάν οδηγούσατε τυφλά, παρόλο που ένας χώρος στάθμευσης προσπαθούσε να χωρέσει το αυτοκίνητό σας τυχαία σε χώρους στάθμευσης χωρίς να κοιτάξετε στις γραμμές στο πεζοδρόμιο, θα έχετε μια σχετικά μικρή πιθανότητα επιτυχίας να παρατάξετε το όχημα σωστά. Αλλά αν το κάνατε πιο γρήγορα, θα έχετε περισσότερα σύνολο επιτυγχάνει ακόμη και αν το λάθος σας τιμή έμεινε το ίδιο.
Αυτό είναι κάτι που συμβαίνει όταν συγκρούονται μόρια αντιδρώντος. Πρέπει να συγκρουστούν για να είναι αρκετά κοντά μεταξύ τους για να αλληλεπιδράσουν, αλλά ενώ αυτή η κατάσταση είναι απαραίτητη, δεν αρκεί. Τα μόρια πρέπει επίσης να είναι σε βέλτιστο προσανατολισμό στο χώρο για να προκαλέσουν αντίδραση.
Στο τέλος, η επίδραση της θερμοκρασίας στο ρυθμό αντίδρασης προσδιορίζεται μέσω της επίδρασής της στη σταθερά ρυθμού k, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από το ενέργεια ενεργοποίησης Εένα της εν λόγω αντίδρασης. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες θα δουν ένα υψηλότερο κλάσμα μορίων να επιτυγχάνει αυτήν την ελάχιστη κινητική ενέργεια που απαιτείται για να ξεκινήσει η αντίδραση.