Δεδομένου ότι είναι μια μορφή ενέργειας, η θερμότητα παίζει πολλούς σημαντικούς ρόλους στις χημικές αντιδράσεις. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι αντιδράσεις χρειάζονται θερμότητα για να ξεκινήσουν. Για παράδειγμα, μια πυρκαγιά στο στρατόπεδο απαιτεί έναν αγώνα και ένα άναμμα για να ξεκινήσει. Οι αντιδράσεις καταναλώνουν θερμότητα ή παράγουν ανάλογα με τις χημικές ουσίες που εμπλέκονται. Η θερμότητα καθορίζει επίσης την ταχύτητα με την οποία εμφανίζονται οι αντιδράσεις και αν προχωρούν προς τα εμπρός ή προς τα πίσω.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Σε γενικές γραμμές, η θερμότητα θα βοηθήσει στην επιτάχυνση μιας χημικής αντίδρασης ή θα οδηγήσει σε μια χημική αντίδραση που δεν θα μπορούσε να συμβεί διαφορετικά.
Ενδοθερμικές και εξωθερμικές αντιδράσεις
Πολλές γνωστές χημικές αντιδράσεις, όπως η καύση άνθρακα, η σκουριά και η έκρηξη της πυρίτιδας, εκπέμπουν θερμότητα. οι χημικοί αποκαλούν αυτές τις αντιδράσεις εξώθερμες. Επειδή οι αντιδράσεις ελευθερώνουν τη θερμότητα, αυξάνουν τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Άλλες αντιδράσεις, όπως ο συνδυασμός αζώτου και οξυγόνου για το σχηματισμό οξειδίου του αζώτου, λαμβάνουν θερμότητα, μειώνοντας τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Καθώς απομακρύνουν τη θερμότητα από το περιβάλλον τους, αυτές οι αντιδράσεις είναι ενδοθερμικές. Πολλές αντιδράσεις καταναλώνουν και παράγουν θερμότητα, αλλά εάν το καθαρό αποτέλεσμα είναι να εκπέμψει θερμότητα, η αντίδραση είναι εξώθερμη. Διαφορετικά, είναι ενδοθερμικό.
Θερμότητα και μοριακή κινητική ενέργεια
Η θερμική ενέργεια εκδηλώνεται ως οι τυχαίες κινήσεις των μορίων στην ύλη. καθώς η θερμοκρασία μιας ουσίας αυξάνεται, τα μόρια της δονούνται και αναπηδούν με περισσότερη ενέργεια και σε γρηγορότερες ταχύτητες. Σε ορισμένες θερμοκρασίες, οι δονήσεις ξεπερνούν τις δυνάμεις που κάνουν τα μόρια να κολλάνε το ένα στο άλλο, προκαλώντας την τήξη των στερεών σε υγρά και τα υγρά βράζουν σε αέρια. Τα αέρια ανταποκρίνονται στη θερμότητα με αύξηση της πίεσης καθώς τα μόρια συγκρούονται στο δοχείο τους με μεγαλύτερη δύναμη.
Εξίσωση Arrhenius
Ένας μαθηματικός τύπος που ονομάζεται εξίσωση Arrhenius συνδέει την ταχύτητα μιας χημικής αντίδρασης με τη θερμοκρασία της. Στο απόλυτο μηδέν, μια θεωρητική θερμοκρασία που δεν μπορεί να επιτευχθεί σε πραγματικό εργαστήριο, η θερμότητα απουσιάζει εντελώς και οι χημικές αντιδράσεις είναι ανύπαρκτες. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις. Γενικά, οι υψηλότερες θερμοκρασίες σημαίνουν ταχύτερους ρυθμούς αντίδρασης. Καθώς τα μόρια κινούνται πιο γρήγορα, τα αντιδρώντα μόρια είναι πιο πιθανό να αλληλεπιδράσουν, σχηματίζοντας προϊόντα.
Αρχή και θερμότητα του Le Chatelier
Ορισμένες χημικές αντιδράσεις είναι αναστρέψιμες: Τα αντιδραστήρια συνδυάζονται για να σχηματίσουν προϊόντα και τα προϊόντα αναδιατάσσονται σε αντιδραστήρια. Η μία κατεύθυνση απελευθερώνει θερμότητα και η άλλη την καταναλώνει. Όταν μια αντίδραση μπορεί να συμβεί με κάθε τρόπο με την ίδια πιθανότητα, οι χημικοί λένε ότι είναι σε ισορροπία. Η αρχή του Le Chatelier δηλώνει ότι για αντιδράσεις σε ισορροπία, η προσθήκη περισσότερων αντιδρώντων στο μείγμα καθιστά πιο πιθανή την εμπρόσθια αντίδραση και το αντίστροφο λιγότερο. Αντίθετα, η προσθήκη περισσότερων προϊόντων καθιστά πιο πιθανή την αντίστροφη αντίδραση. Για μια εξώθερμη αντίδραση, η θερμότητα είναι ένα προϊόν. εάν προσθέσετε θερμότητα σε μια εξώθερμη αντίδραση σε ισορροπία, κάνετε πιο πιθανή την αντίστροφη αντίδραση.