Η μάζα των αντιδραστηρίων επηρεάζει το ρυθμό χημικής αντίδρασης;

Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης αναφέρεται στην ταχύτητα με την οποία τα αντιδραστήρια μετατρέπονται σε προϊόντα, οι ουσίες που σχηματίζονται από την αντίδραση. Η θεωρία σύγκρουσης εξηγεί ότι οι χημικές αντιδράσεις συμβαίνουν σε διαφορετικούς ρυθμούς προτείνοντας ότι για να προχωρήσει μια αντίδραση, Πρέπει να υπάρχει αρκετή ενέργεια στο σύστημα ώστε τα σωματίδια αντιδρώντος να συγκρούονται, να σπάζουν χημικούς δεσμούς και να σχηματίζουν το τελικό προϊόν. Η μάζα των σωματιδίων αντιδρώντος καθορίζει την ποσότητα της επιφάνειας που εκτίθεται για πιθανές συγκρούσεις.

Αρκετοί παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της μάζας και της συγκέντρωσης των σωματιδίων που είναι διαθέσιμα για αντίδραση, επηρεάζουν το ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης. Οτιδήποτε επηρεάζει τον αριθμό των συγκρούσεων μεταξύ σωματιδίων επηρεάζει επίσης την ταχύτητα αντίδρασης. Τα μικρότερα σωματίδια αντιδρώντος με λιγότερη μάζα αυξάνουν τις πιθανότητες σύγκρουσης, γεγονός που αυξάνει τον ρυθμό αντίδρασης. Ένα τεράστιο σύνθετο μόριο με απομακρυσμένες αντιδραστικές τοποθεσίες θα είναι αργό να ανταποκριθεί, ανεξάρτητα από το πόσες συγκρούσεις συμβαίνουν. Αυτό οδηγεί σε αργό ρυθμό αντίδρασης. Μια αντίδραση που περιλαμβάνει λιγότερο ογκώδη σωματίδια με περισσότερο εμβαδόν επιφάνειας διαθέσιμο για συγκρούσεις θα προχωρήσει πιο γρήγορα.

Η συγκέντρωση των αντιδραστηρίων καθορίζει την ταχύτητα της αντίδρασης. Σε απλές αντιδράσεις, μια αύξηση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων επιταχύνει την αντίδραση. Όσο περισσότερες συγκρούσεις με την πάροδο του χρόνου, τόσο πιο γρήγορα μπορεί να προχωρήσει η αντίδραση. Τα μικρά σωματίδια έχουν λιγότερη μάζα και περισσότερη επιφάνεια είναι διαθέσιμη για τις συγκρούσεις άλλων σωματιδίων. Ωστόσο, σε άλλους πιο περίπλοκους μηχανισμούς αντίδρασης, αυτό μπορεί να μην ισχύει πάντα. Αυτό παρατηρείται συχνά σε αντιδράσεις που περιλαμβάνουν τεράστια μόρια πρωτεΐνης με μεγάλες μάζες και συνεστραμμένα δομές με θέσεις αντίδρασης θαμμένες βαθιά μέσα σε αυτές που δεν προσεγγίζονται εύκολα από σύγκρουση σωματίδια.

Η θέρμανση βάζει περισσότερη κινητική ενέργεια στην αντίδραση, αναγκάζοντας τα σωματίδια να κινούνται γρηγορότερα, έτσι ώστε να εμφανίζονται περισσότερες συγκρούσεις και να αυξάνεται ο ρυθμός αντίδρασης. Χρειάζεται λιγότερη θερμότητα για την ενεργοποίηση μικρότερων σωματιδίων με λιγότερη μάζα, αλλά μπορεί να έχει αρνητικά αποτελέσματα με μεγάλα τεράστια μόρια, όπως πρωτεΐνες. Η υπερβολική θερμότητα μπορεί να μετουσιώσει τις πρωτεΐνες προκαλώντας τις δομές τους να απορροφούν ενέργεια και να σπάσουν τους δεσμούς που συγκρατούν τα τμήματα των μορίων μαζί.

Εάν ένα από τα αντιδραστήρια είναι στερεό, η αντίδραση θα προχωρήσει γρηγορότερα εάν αλεστεί σε σκόνη ή σπάσει. Αυτό αυξάνει το εμβαδόν επιφανείας του και εκθέτει περισσότερα μικρά σωματίδια με μικρότερη μάζα αλλά μεγαλύτερη επιφάνεια σε άλλα αντιδραστήρια στην αντίδραση. Οι πιθανότητες συγκρούσεων σωματιδίων αυξάνονται καθώς αυξάνεται ο ρυθμός αντίδρασης.

Ένα γράφημα που γράφει το χρόνο έναντι της συνολικής ποσότητας του παραγόμενου προϊόντος δείχνει ότι συνήθως αρχίζουν οι χημικές αντιδράσεις με γρήγορο ρυθμό όταν οι συγκεντρώσεις αντιδρώντος είναι μεγαλύτερες και σταδιακά επιβραδύνεται όπως τα αντιδραστήρια εξαντλημένο. Όταν η γραμμή φτάσει σε ένα οροπέδιο και γίνει οριζόντια, η αντίδραση έχει ολοκληρωθεί.