Πέντε παράγοντες που επηρεάζουν τα ποσοστά αντίδρασης

Ο ρυθμός μιας αντίδρασης είναι πολύ σημαντικός παράγοντας στη χημεία, ιδιαίτερα όταν οι αντιδράσεις έχουν βιομηχανική σημασία. Μια αντίδραση που φαίνεται χρήσιμη αλλά προχωρά πολύ αργά δεν θα είναι χρήσιμη όσον αφορά την παραγωγή ενός προϊόντος. Η μετατροπή του διαμαντιού σε γραφίτη, για παράδειγμα, ευνοείται από τη θερμοδυναμική, αλλά ευτυχώς προχωρά σχεδόν ανεπαίσθητα. Αντίθετα, οι αντιδράσεις που κινούνται πολύ γρήγορα μπορεί μερικές φορές να γίνουν επικίνδυνες. Ο ρυθμός αντίδρασης ελέγχεται από πολλούς παράγοντες, οι οποίοι μπορούν να ποικίλουν υπό ελεγχόμενες συνθήκες.

Σχεδόν πολύ, η αύξηση της θερμοκρασίας των χημικών αυξάνει το ρυθμό της αντίδρασης τους. Αυτή η αντίδραση οφείλεται σε έναν παράγοντα γνωστό ως "ενέργεια ενεργοποίησηςΗ ενέργεια ενεργοποίησης για μια αντίδραση είναι η ελάχιστη ενέργεια που χρειάζονται δύο μόρια για να συγκρουστούν μαζί με αρκετή δύναμη για να αντιδράσουν. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, τα μόρια κινούνται πιο έντονα, και περισσότερα από αυτά έχουν την απαιτούμενη ενέργεια ενεργοποίησης, αυξάνοντας τον ρυθμό της αντίδρασης. Ένας πολύ σκληρός κανόνας είναι ότι ο ρυθμός μιας αντίδρασης διπλασιάζεται για κάθε 10 βαθμούς Κελσίου αύξηση της θερμοκρασίας.

Όταν τα χημικά αντιδραστήρια βρίσκονται στην ίδια κατάσταση - και τα δύο διαλύονται σε υγρό, για παράδειγμα - η συγκέντρωση των αντιδρώντων επηρεάζει συνήθως τον ρυθμό αντίδρασης. Η αύξηση της συγκέντρωσης ενός ή περισσοτέρων αντιδραστηρίων κανονικά αυξάνει τον ρυθμό αντίδρασης σε κάποιο βαθμό, καθώς θα υπάρχουν περισσότερα μόρια που θα αντιδρούν ανά μονάδα χρόνου. Ο βαθμός επιτάχυνσης της αντίδρασης εξαρτάται από τη συγκεκριμένη «σειρά» της αντίδρασης. Στις αντιδράσεις αέριας φάσης, η αύξηση της πίεσης συχνά αυξάνει τον ρυθμό αντίδρασης με παρόμοιο τρόπο.

Το συγκεκριμένο μέσο που χρησιμοποιείται για τον περιορισμό της αντίδρασης μπορεί μερικές φορές να έχει επίδραση στον ρυθμό αντίδρασης. Πολλές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε έναν διαλύτη κάποιου είδους, και ο διαλύτης μπορεί να αυξήσει ή να μειώσει τον ρυθμό αντίδρασης, με βάση τον τρόπο εμφάνισης της αντίδρασης. Μπορείτε να επιταχύνετε τις αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ένα φορτισμένο ενδιάμεσο είδος, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας πολύ πολικός διαλύτης όπως το νερό, ο οποίος σταθεροποιεί αυτό το είδος και προωθεί τον σχηματισμό του και στη συνέχεια αντίδραση.

Οι καταλύτες λειτουργούν για την αύξηση του ρυθμού αντίδρασης. Ένας καταλύτης λειτουργεί αλλάζοντας τον κανονικό φυσικό μηχανισμό της αντίδρασης σε μια νέα διαδικασία, η οποία απαιτεί λιγότερη ενέργεια ενεργοποίησης. Αυτό σημαίνει ότι σε οποιαδήποτε δεδομένη θερμοκρασία, περισσότερα μόρια θα έχουν αυτήν την χαμηλότερη ενέργεια ενεργοποίησης και θα αντιδρούν. Οι καταλύτες το επιτυγχάνουν με διάφορους τρόπους, αν και μια διαδικασία είναι ο καταλύτης να ενεργεί ως επιφάνεια όπου τα χημικά είδη απορροφώνται και διατηρούνται σε ευνοϊκή θέση για επακόλουθη αντίδραση.

Για αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ένα ή περισσότερα αντιδραστήρια χύδην φάσης, η εκτεθειμένη επιφάνεια αυτής της στερεάς φάσης μπορεί να επηρεάσει τον ρυθμό. Το φαινόμενο που φαίνεται κανονικά είναι ότι όσο μεγαλύτερη είναι η εκτεθειμένη επιφάνεια, τόσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός. Αυτό συμβαίνει επειδή μια μαζική φάση δεν έχει συγκέντρωση ως έχει, και έτσι μπορεί να αντιδράσει μόνο στην εκτεθειμένη επιφάνεια. Ένα παράδειγμα θα ήταν η σκουριά, ή η οξείδωση, μιας ράβδου σιδήρου, η οποία θα προχωρήσει πιο γρήγορα εάν εκτεθεί περισσότερη επιφάνεια της ράβδου.