Kuinka lämpötila vaikuttaa reaktionopeuteen?

Kemialliset reaktiot ovat kaikkialla ympärilläsi ja sisälläsi. Biokemiallisten reaktioiden lisäksi, joiden avulla voit muuttaa syötävät ja hengittävät molekyylit käyttökelpoiseksi energiaksi, niitä on teollisuuslaboratoriot kaupungeissa ympäri maailmaa, jotka tuottavat kemikaaleja sekä tuotteita, jotka ovat riippuvaisia ​​kemikaaleista valmistus.

Yksi reaktion tärkeimmistä näkökohdista tuotetun tuotteen tai tuotteiden ja riittävän reagoivien aineiden lisäksi on se, kuinka nopeasti reaktion voidaan odottaa etenevän. Tällä voi olla vaikutusta turvallisuuteen, tuotteiden laatuun ja muihin tuloksiin. Yksi tekijöistä, jotka vaikuttavat reaktionopeuksiin, jota voidaan helposti muuttaa laboratoriossa useimmissa tapauksissa lämpötila. Lämpötilan vaikutuksella reaktionopeuteen voi olla valtava vaikutus.

Ajattele hetkeksi, kuinka lämpötilan voidaan odottaa vaikuttavan reaktionopeuksiin, ja lue lisää saadaksesi lisätietoja erilaisista asioista, jotka voivat nopeuttaa tai hidastaa kemiallisia reaktioita.

Lämpötilan vaikutus reaktionopeuteen on vain yksi niistä asioista, jotka voivat vaikuttaa reaktion etenemiseen, toisin sanoen kuinka nopeasti kaikki läsnä olevat reagoivat aineet muuttuvat tuotteiksi. Tietenkin monet näistä tekijöistä ovat aktiivisia kaikkina aikoina ja niillä voi olla kilpailevia vaikutuksia tietyn reaktion kokonaisnopeuteen.

• Reagenssin pitoisuus: Mitä väkevämpi liuos, sitä nopeampi nopeus. Kaasuilla paineen nostamisella on epäsuora vaikutus nostamalla pitoisuutta.
• Reagenssien olomuoto: Liuokseen pudotetut jauheet reagoivat nopeammin kuin kiinteät palat, kuten tabletit, koska ne altistavat suuremman pinta-alan reaktioiden tapahtumiselle välittömästi.
• Katalyytin tai estäjän läsnäolo, tyyppi ja pitoisuus: Katalyytti nopeuttaa reaktiota, kun taas inhibiittorit hidastavat niitä.
• Valo: Tietyn aallonpituuden valo voi nopeuttaa joitain reaktioita.
• Lämpötila: Suurin osa reaktioista nopeutuu lämpötilan nousun myötä, ja aiot oppia miksi.
  

Nyrkkisääntönä lämpötilan nousu 10 ° C kaksinkertaistaa reaktionopeuden. Miksi lämpötilan nostaminen voi muuttaa kemiallisen reaktion nopeutta?

Jos luulet johtuvan siitä, että molekyylit liikkuvat nopeammin, kun lämpötila on korkeampi, olet oikealla tiellä. Lämpötila on itse asiassa liikkeessä olevien molekyylien keskimääräisen kineettisen energian mitta.

Liikkeessä olevat molekyylit pyrkivät pysymään liikkeessä, kunnes he kohtaavat ulkoisen voiman, ja kun eri reagenssimolekyylit sekoitetaan yhteen, niillä on vähän törmätä toistensa ohella.

Kun lämpötila nousee, molekyylien välisten atomien tai molekyylien törmäysten määrä kasvaa. Mutta reaktionopeuden muutos lämpötilan kanssa ei ole vain lämpötilan funktio; sen sijaan lämpötilan nousu vaikuttaa itse asiassa reaktioiden nopeusvakioihin (kirjoitettu k) ennustettavalla tavalla.

Kun molekyylit törmäävät, ne voivat tehdä useita asioita. Sama pätee kahteen esineeseen, jotka kohtaavat toisiaan todellisessa maailmassa. Jos ajoit sokeasti parkkipaikalla yrittäen sovittaa autosi satunnaisesti pysäköintialueille katsomatta jalkakäytävän viivojen kohdalla sinulla olisi suhteellisen pieni mahdollisuus menestyä asettamaan ajoneuvo ylös asianmukaisesti. Mutta jos tekisit tämän nopeammin, sinulla olisi enemmän kaikki yhteensä onnistuu, vaikka virheesi korko pysyi samana.

Näin tapahtuu, kun reagenssimolekyylit törmäävät. Heidän on törmättävä ollakseen tarpeeksi lähellä toisiaan vuorovaikutuksessa, mutta vaikka tämä ehto on välttämätön, se ei riitä. Molekyylien on myös oltava optimaalisessa suunnassa avaruudessa reaktion käynnistämiseksi.

Loppujen lopuksi lämpötilan vaikutus reaktionopeuteen määritetään sen vaikutuksella nopeusvakioon k, joka puolestaan ​​riippuu lämpötilavakaudesta aktivointienergia E_a kyseisen reaktion. Korkeammissa lämpötiloissa korkeampi osa molekyyleistä saavuttaa tämän pienimmän kineettisen energian, joka tarvitaan reaktion aloittamiseksi.