Viisi tekijää, jotka vaikuttavat reaktionopeuksiin

Reaktionopeus on erittäin tärkeä näkökohta kemiassa, varsinkin kun reaktioilla on teollista merkitystä. Reaktio, joka vaikuttaa hyödylliseltä, mutta etenee liian hitaasti, ei ole hyödyllinen tuotteen valmistamisen kannalta. Esimerkiksi timantin muuntaminen grafiittiksi on termodynamiikan suosima, mutta onneksi se etenee lähes huomaamattomasti. Toisaalta liian nopeasti liikkuvat reaktiot voivat joskus tulla vaarallisiksi. Reaktionopeutta ohjataan useilla tekijöillä, jotka kaikki voivat vaihdella kontrolloiduissa olosuhteissa.

Melkein hyvin kemikaalien lämpötilan nostaminen lisää niiden reaktionopeutta. Tämä reaktio johtuu tekijästä, joka tunnetaan nimellä "aktivointienergia"Reaktion aktivointienergia on vähimmäisenergia, jota kaksi molekyyliä tarvitsee törmäämään yhteen tarpeeksi voimalla reagoimaan. Lämpötilan noustessa molekyylit liikkuvat voimakkaammin, ja useammalla niistä on tarvittava aktivointienergia, mikä lisää reaktionopeutta. Hyvin karkea nyrkkisääntö on, että reaktionopeus kaksinkertaistuu jokaista 10 celsiusastetta kohti.

Kun kemialliset reagenssit ovat samassa tilassa - molemmat liuotettuna esimerkiksi nesteeseen - reagenssien pitoisuus vaikuttaa tyypillisesti reaktionopeuteen. Yhden tai useamman reagoivan aineen konsentraation lisääminen normaalisti lisää reaktionopeutta jossain määrin, koska reaktioita on enemmän molekyyliajassa. Reaktion nopeutumisen aste riippuu reaktion tietystä "järjestyksestä". Kaasufaasireaktioissa paineen nostaminen nostaa usein reaktionopeutta samalla tavalla.

Erityisellä reaktion pitämiseen käytetyllä väliaineella voi joskus olla vaikutusta reaktionopeuteen. Monet reaktiot tapahtuvat jonkinlaisessa liuottimessa, ja liuotin voi lisätä tai vähentää reaktionopeutta sen perusteella, miten reaktio tapahtuu. Voit nopeuttaa reaktioita, joihin liittyy varattu välilaji, esimerkiksi käyttämällä voimakkaasti polaarinen liuotin, kuten vesi, joka stabiloi kyseisen lajin ja edistää sen muodostumista ja sitä seuraavaa reaktio.

Katalyytit pyrkivät lisäämään reaktionopeutta. Katalyytti toimii muuttamalla reaktion normaalin fysikaalisen mekanismin uudeksi prosessiksi, joka vaatii vähemmän aktivointienergiaa. Tämä tarkoittaa, että missä tahansa lämpötilassa useammalla molekyylillä on alempi aktivaatioenergia ja se reagoi. Katalyytit saavuttavat tämän monin tavoin, vaikka yksi prosessi on, että katalyytti toimii a pinta, jolla kemialliset aineet imeytyvät ja pidetään suotuisassa asennossa myöhempää reaktiota varten.

Reaktioissa, joissa käytetään yhtä tai useampaa kiinteän faasin reaktanttia, kyseisen kiinteän faasin paljastettu pinta-ala voi vaikuttaa nopeuteen. Normaalisti havaittu vaikutus on, että mitä suurempi pinta-ala on esillä, sitä nopeampi nopeus. Tämä tapahtuu, koska irtofaasilla ei ole sellaisenaan konsentraatiota, joten se voi reagoida vain paljaalla pinnalla. Esimerkkinä voidaan mainita rautatangon ruostuminen tai hapettuminen, joka etenee nopeammin, jos tangon pinta-ala paljastuu enemmän.