Mis juhtub eksotermilise reaktsiooniga, kui temperatuuri tõstetakse?

Mõned keemilised reaktsioonid - näiteks puidu põletamine või TNT plahvatamine - eraldavad nende ümbruskonda soojust. Keemikud nimetavad neid eksotermilisteks reaktsioonideks. Temperatuuri tõstmine mõjutab eksotermilist reaktsiooni kahel erineval viisil: kiiruse muutmisega reaktsiooni lõppedes saaduste ja reagentide vahelist tasakaalu muutes.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Üldiselt teie reaktsioon kiireneb, kuna kõrgem temperatuur tähendab teie süsteemis rohkem soojust ja energiat. Mõnel juhul võib temperatuuri tõstmine muuta tasakaalu ja takistada teie reaktsiooni tekkimist.

Peaaegu kõik reaktsioonid kulgevad temperatuuri tõustes kiiremini - kaasa arvatud eksotermilised reaktsioonid. Reaktsioon õhus oleva hapniku ja näiteks tiku otsas olevate kemikaalide vahel on toatemperatuuril nii aeglane, et ei näi midagi juhtuvat. Kui soojendate tiku otsa, lüües selle vastu kasti löögiriba, tõuseb temperatuur ja koos sellega ka reaktsioonikiirus, kuni see põleb kuuma leegiga. Üldiselt, mida rohkem te eksotermilise reaktsiooni temperatuuri tõstate, seda kiiremini see kulgeb.

Enamik keemilisi reaktsioone võib toimuda mõlemal viisil, see tähendab, et nad võivad edasi liikuda ja muuta reagendid toodeteks või töötada tagurpidi ja muuta tooted reagentideks. Kui reaktsioon kulgeb edasi, ammenduvad reaktiivid järk-järgult, samal ajal kui tooted hakkavad kogunema, mistõttu edasireaktsioon aeglustub, samas kui pöördreaktsioon kiireneb. Lõpuks on edasi- ja vastupidiste reaktsioonide kiirused ühesugused, nii et kuigi reaktsioon jätkub, ei muutu toodete ja reagentide kogused. Seda püsivat seisundit nimetatakse tasakaaluks.

Reagentide ja tasakaalustatud toodete suhe sõltub konkreetsest keemilisest reaktsioonist. Näiteks tulekahju taolise jaoks on vähe, kui mõni reaktant on tasakaalus, samas kui midagi sellist nagu lämmastiku ja vesiniku vaheline reaktsioon ammoniaagi saamiseks, võib paljudele reagentidele jääda tasakaal. Le Chatelieri põhimõte ütleb põhimõtteliselt, et kõik keemilised süsteemid soovivad jõuda tasakaalu ja püsida selles. Kui lisate reaktsioonisaadused keemilisse süsteemi tasakaalus, võite eeldada, et mingi kogus toodet muundatakse reaktantideks, kui aga lisate reaktante, muundatakse teatud kogus reagente toodeteks, nii et tasakaal oleks hooldatud.

Eksotermilise reaktsiooni jaoks on kuumus sisuliselt reaktsiooni produkt. Le Chatelieri põhimõtte kohaselt suurendate temperatuuri tõstes toodete hulka, ja nii nihutad tasakaalu tasakaalu reaktantide poole, mis tähendab, et reaktante jääb juurde tasakaal. Mida kõrgem temperatuur tõuseb, seda enam nihkub tasakaal tasakaalus reaktantide poole. Kuulus näide on vesiniku ja lämmastiku reaktsioon ammoniaagi saamiseks. Reaktsioon on toatemperatuuril nii aeglane, et midagi ei juhtu. Kui reaktsiooni kiirendamiseks temperatuuri tõstate, nihkub tasakaal tasakaalus reaktantide poole ja ammoniaaki tekib väga vähe.