Les réactions chimiques sont partout autour de vous et à l'intérieur de vous. En plus des réactions biochimiques qui vous permettent de transformer les molécules que vous mangez et respirez en énergie utilisable, il existe laboratoires industriels dans les villes du monde entier produisant des produits chimiques ainsi que des produits qui dépendent de produits chimiques pour leur fabrication.
L'un des aspects les plus importants d'une réaction, en plus du ou des produits fabriqués et d'un approvisionnement approprié en réactifs, est la rapidité avec laquelle une réaction peut se dérouler. Cela peut avoir un impact sur la sécurité, la qualité du produit et d'autres résultats. L'un des facteurs affectant les taux de réaction qui peut être facilement modifié dans la plupart des cas en laboratoire est Température. L'effet de la température sur la vitesse de réaction peut avoir un impact énorme.
Réfléchissez un instant à la façon dont la température pourrait avoir un impact sur les taux de réaction, et lisez la suite pour plus d'informations sur les différentes choses qui peuvent accélérer ou ralentir les réactions chimiques.
Quels facteurs affectent les taux de réaction ?
L'effet de la température sur la vitesse de réaction n'est qu'une des choses qui peuvent affecter le déroulement d'une réaction, c'est-à-dire la rapidité avec laquelle les réactifs présents se transforment en produits. Bien entendu, bon nombre de ces facteurs sont actifs à tout moment et peuvent avoir des influences concurrentes sur la vitesse globale d'une réaction donnée.
- Concentration du réactif : Plus la solution est concentrée, plus la vitesse est rapide. Pour les gaz, l'augmentation de la pression a indirectement cet effet en élevant la concentration.
- État physique des réactifs : Les poudres déposées dans la solution réagissent plus rapidement que les morceaux solides comme les comprimés, car elles exposent une plus grande surface pour que les réactions se produisent immédiatement.
- La présence, le type et la concentration d'un catalyseur ou d'un inhibiteur : Un catalyseur accélère une réaction, tandis que des inhibiteurs la ralentissent.
- Lumière: La lumière d'une longueur d'onde donnée peut accélérer certaines réactions.
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Température: La plupart des réactions s'accélèrent avec l'augmentation de la température, et vous êtes sur le point d'apprendre pourquoi.
L'effet de la température sur la vitesse de réaction
En règle générale, une élévation de température de 10 °C double la vitesse de réaction. Pourquoi l'augmentation de la température peut-elle modifier la vitesse d'une réaction chimique ?
Si vous pensez que c'est parce que les molécules impliquées se déplacent plus rapidement lorsque la température est plus élevée, vous êtes sur la bonne voie. La température est en fait une mesure de l'énergie cinétique moyenne des molécules en mouvement.
Les molécules en mouvement ont tendance à rester en mouvement jusqu'à ce qu'elles rencontrent une force externe, et lorsque différentes molécules réactives sont mélangées, elles ont peu de choses à se heurter les unes aux autres.
Lorsque la température augmente, la quantité de collisions atomiques ou moléculaires entre les molécules augmente. Mais le changement de vitesse de réaction avec la température n'est pas seulement fonction de la température; au lieu de cela, les augmentations de température affectent en fait les constantes de vitesse (écrites k) des réactions d'une manière prévisible.
Qu'est-ce que la théorie de collision des taux de réaction?
Lorsque des molécules entrent en collision, elles peuvent faire un certain nombre de choses. La même chose est vraie pour deux objets qui se rencontrent dans le monde réel. Si vous avez conduit à l'aveuglette dans un parking en essayant de placer votre voiture au hasard dans des espaces de stationnement sans regarder aux lignes sur le trottoir, vous auriez une chance relativement faible de réussir à aligner le véhicule correctement. Mais si vous faisiez cela plus rapidement, vous auriez plus le total succès même si votre erreur taux resté le même.
C'est en quelque sorte ce qui se passe lorsque des molécules de réactif entrent en collision. Ils doivent entrer en collision pour être suffisamment proches les uns des autres pour interagir, mais si cette condition est nécessaire, elle n'est pas suffisante. Les molécules doivent également être dans une orientation optimale dans l'espace pour déclencher une réaction.
En fin de compte, l'effet de la température sur la vitesse de réaction est déterminé par son effet sur la constante de vitesse k, qui à son tour dépend de la énergie d'activation Eune de la réaction en question. Des températures plus élevées verront une fraction plus élevée de molécules atteindre cette énergie cinétique minimale nécessaire pour démarrer la réaction.