Mi történik egy exoterm reakcióval, ha megnő a hőmérséklet?

Egyes kémiai reakciók - például faégetés vagy felrobbanó TNT - hőt engednek ki a környezetükbe. A kémikusok ezeket exoterm reakcióknak nevezik. A hőmérséklet növelése két különböző módon befolyásolja az exoterm reakciót: a sebesség megváltoztatásával a reakció és a reakciók közti egyensúly megváltoztatásával a reakció végén.

TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)

Általánosságban elmondható, hogy reakciója felgyorsul, mert a magasabb hőmérséklet több hőt és energiát jelent a rendszerében. Bizonyos esetekben azonban a hőmérséklet emelése megváltoztathatja az egyensúlyt, és megakadályozhatja a reakció egy részének kialakulását.

Szinte az összes reakció gyorsabban halad a hőmérséklet emelkedésével - beleértve az exoterm reakciókat is. A levegőben lévő oxigén és a gyufaszál vegyi anyagai közötti reakció például szobahőmérsékleten olyan lassú, hogy úgy tűnik, semmi sem történik. Amikor a gyufacsúcsot úgy hevítjük, hogy a dobozon lévő ütközőcsíkhoz ütjük, a hőmérséklet és ezzel együtt a reakció sebessége megnő, amíg forró lánggal meg nem ég. Általánosságban elmondható, hogy minél többet növeli az exoterm reakció hőmérsékletét, annál gyorsabban megy.

A legtöbb kémiai reakció mindkét irányban haladhat, vagyis előre haladhat, és a reagenseket termékekké alakíthatja, vagy fordítva, a termékeket pedig reagensekké alakíthatja. Amint a reakció előrehalad, a reagensek fokozatosan kimerülnek, miközben a termékek kezdenek felhalmozódni, így az előremutató reakció lelassul, míg a fordított reakció felgyorsul. Végül a forward és a reverse reakció sebessége megegyezik, így bár a reakció továbbra is zajlik, a termékek és a reagensek mennyisége nem változik. Ezt az egyensúlyi állapotot egyensúlynak nevezzük.

A reaktánsok és az egyensúlyi termékek aránya az adott kémiai reakciótól függ. Valami például tűz esetén kevés, ha a reaktánsok bármelyike ​​egyensúlyban marad, míg a mint például a nitrogén és a hidrogén reakciója ammónia előállítására, sok reagens maradhat egyensúlyi. Le Chatelier elve alapvetően azt mondja, hogy minden kémiai rendszer el akar jutni és egyensúlyban marad. Ha reakciótermékeket ad hozzá egy kémiai rendszerhez egyensúlyban, akkor számíthat arra, hogy valamilyen mennyiségű termék átalakul reagensekké, míg ha reagenseket ad hozzá, akkor a reagensek egy része átalakul termékekké, így az egyensúly megegyezik fenntartott.

Egy exoterm reakcióhoz a hő lényegében a reakció terméke. A Le Chatelier elvének megfelelően, ha növeli a hőmérsékletet, akkor növeli a termékek mennyiségét, és így az egyensúly egyensúlyát visszahelyezzük a reaktánsok felé, vagyis több reaktáns marad egyensúlyi. Minél magasabb a hőmérséklet, annál inkább az egyensúlyi egyensúly elmozdul a reaktánsok felé. Híres példa a hidrogén és a nitrogén reakciója ammónia előállítására. A reakció szobahőmérsékleten olyan lassú, hogy semmi sem történik. Ha azonban megnöveli a hőmérsékletet a reakció felgyorsítása érdekében, akkor az egyensúly egyensúlya visszatolódik a reaktánsok felé, és nagyon kevés ammónia keletkezik.