Kemiallinen reaktio tapahtuu, kun hiukkaset törmäävät. Jos ne törmäävät oikeaan suuntaan ja riittävästi energiaa, tapahtuu reaktio. Jos ne eivät törmää, reaktiota ei voi tapahtua. Koska reaktiot ovat riippuvaisia törmäyksistä ja energiasta, näihin parametreihin vaikuttavat tekijät voivat joko nopeuttaa tai hidastaa reaktionopeutta.
Mikä vaikuttaa reaktionopeuteen?
Reagenssin pitoisuus: Jos reagenssipitoisuus on korkeampi, on suurempi mahdollisuus törmäyksiin ja siten suuremmat mahdollisuudet oikeaan törmäykseen. Pienemmällä pitoisuudella ei ole niin suurta mahdollisuutta, että reagenssit törmäävät oikealla tavalla tuotteen tuottamiseksi. Yleensä tämä tarkoittaa, että suurempi pitoisuus tarkoittaa enemmän törmäyksiä aikayksikköä kohden ja nopeamman reaktionopeuden.
Lämpötila: Hiukkasiin liittyvä kineettinen energia kasvaa lämpötilan mukana. Sellaisena mitä enemmän energiaa hiukkasella on, sitä enemmän se pomppii ympäriinsä. Mitä enemmän se hyppää ympäriinsä, sitä todennäköisemmin se törmää toiseen hiukkaseen ja tuottaa tuotetta. Tästä syystä reaktionopeus kasvaa suuresti lämpötilan mukana. Toisaalta se laskee lämpötilan laskiessa.
Paine: Kun molekyylit ovat lähempänä toisiaan, ne törmäävät todennäköisemmin. Paineen nousu lisää molekyylien läheisyyttä toisiinsa. Tämän seurauksena he todennäköisemmin törmäävät ja reagoivat. Toisaalta paineen lasku johtaa vähemmän törmäyksiin ja siten hitaampaan reaktionopeuteen.
Pinta-ala: Mitä enemmän pintaa on käytettävissä reagoimaan muiden molekyylien kanssa, sitä nopeammin reaktio tapahtuu. Suurempi pinta-ala tarkoittaa enemmän törmäyksiä. Ja enemmän törmäyksiä tarkoittaa enemmän mahdollisuuksia oikeaan törmäykseen.
Jos kiinteä aine reagoi nesteen kanssa, reaktio tapahtuu nopeammin, jos käytetään pienempiä kiinteän aineen paloja. Tämä johtuu siitä, että pienemmillä paloilla kiinteän aineen pinta-ala on enemmän vuorovaikutuksessa nesteen kanssa. Siten reaktio voi edetä nopeammin. Kiinteän aineen sisäpuolella olevien molekyylien ei tarvitse odottaa yhtä kauan vuorovaikutuksessa nesteen kanssa. Tämä tarkoittaa, että mitä suurempi pinta-ala on, sitä nopeampi reaktionopeus.
Vaiheefektit: Kun kaksi komponenttia on samassa vaiheessa, ne törmäävät useammin. Esimerkiksi kaksi komponenttia, jotka molemmat ovat sekoittuvia nesteitä, törmäävät useammin kuin kiinteä aine. Sama pätee, jos molemmat ovat kaasuja. Vaiheero voi vaikeuttaa reaktiota, koska törmäyksiä on vähemmän. Tämän seurauksena vaiheella voi olla suuri merkitys reaktion etenemisessä.
Katalyytit: Katalyytit nopeuttavat aina reaktiota. Ne ovat aineita, jotka osallistuvat kemialliseen reaktioon lisäämällä reaktionopeutta, mutta itse reaktio ei muuta niitä. Katalyytit vaikuttavat alentamalla aktivointienergiaa tai etäisyyttä siirtymätilaan.
Katalyytit ovat elintärkeitä monissa biologisissa reaktioissa. Ilman katalyyttiä (usein entsyymiä) monet ihmisen selviytymiseen tarvittavat reaktiot tapahtuvat liian hitaasti. Proteiinikatalyyttien lisääminen nopeuttaa asioita.
Vinkkejä
-
Reaktionopeutta nopeutetaan: korkeammalla reagenssipitoisuudella, korkeammalla lämpötilalla, korkeammalla paineella, suuremmalla pinta-alalla, katalyytteillä ja kun reagenssit ovat samassa vaiheessa.
Reaktionopeutta hidastavat: matalampi reagenssipitoisuus, matala lämpötila, matala paine, alempi pinta-ala ja eri vaiheissa olevat reagenssit.