Le reazioni chimiche sono ovunque intorno a te e dentro di te. Oltre alle reazioni biochimiche che ti permettono di trasformare le molecole che mangi e respiri in energia utilizzabile, ci sono laboratori industriali nelle città di tutto il mondo che producono prodotti chimici e prodotti che si basano su prodotti chimici per la loro produzione.
Uno degli aspetti più importanti di una reazione, oltre al prodotto o ai prodotti prodotti e alla disponibilità di una corretta fornitura di reagenti, è la velocità con cui ci si può aspettare che una reazione proceda. Ciò può avere un impatto sulla sicurezza, sulla qualità del prodotto e su altri risultati. Uno dei fattori che influenzano i tassi di reazione che possono essere modificati con facilità nella maggior parte dei casi in laboratorio è temperatura. L'effetto della temperatura sulla velocità di reazione può avere un impatto enorme.
Pensa per un momento a come ci si potrebbe aspettare che la temperatura influisca sui tassi di reazione e continua a leggere per ulteriori informazioni sulle varie cose che possono accelerare o rallentare le reazioni chimiche.
Quali fattori influenzano i tassi di reazione?
L'effetto della temperatura sulla velocità di reazione è solo una delle cose che possono influenzare il modo in cui una reazione procede, cioè la velocità con cui i reagenti presenti vengono trasformati in prodotti. Naturalmente, molti di questi fattori sono sempre attivi e possono avere influenze concorrenti sulla velocità complessiva di una data reazione.
- Concentrazione del reagente: Più la soluzione è concentrata, più veloce è la velocità. Per i gas, l'aumento della pressione ha indirettamente questo effetto aumentando la concentrazione.
- Stato fisico dei reagenti: Le polveri cadute in soluzione reagiscono più velocemente dei pezzi solidi come fanno le compresse perché espongono una superficie maggiore affinché le reazioni si verifichino immediatamente.
- La presenza, il tipo e la concentrazione di un catalizzatore o inibitore: Un catalizzatore accelera una reazione, mentre gli inibitori la rallentano.
- Leggero: La luce di una data lunghezza d'onda può accelerare alcune reazioni.
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Temperatura: La maggior parte delle reazioni accelera con l'aumento della temperatura e stai per scoprire perché.
L'effetto della temperatura sulla velocità di reazione
Come regola generale, un aumento della temperatura di 10 °C raddoppia la velocità di reazione. Perché l'aumento della temperatura potrebbe alterare la velocità di una reazione chimica?
Se stai pensando che è perché le molecole coinvolte si muovono più velocemente quando la temperatura è più alta, sei sulla strada giusta. La temperatura è in realtà una misura dell'energia cinetica media delle molecole in movimento.
Le molecole in movimento tendono a rimanere in movimento fino a quando non incontrano una forza esterna, e quando diverse molecole di reagenti vengono mescolate insieme, hanno poco da scontrarsi l'una con l'altra.
Quando la temperatura aumenta, aumenta la quantità di collisioni atomiche o molecolari tra le molecole. Ma la variazione della velocità di reazione con la temperatura non è solo una funzione della temperatura; invece, gli aumenti di temperatura influenzano effettivamente le costanti di velocità (scritte k) delle reazioni in modo prevedibile.
Qual è la teoria delle collisioni dei tassi di reazione?
Quando le molecole si scontrano, possono fare una serie di cose. Lo stesso vale per due oggetti qualsiasi che si incontrano nel mondo reale. Se hai guidato alla cieca in un parcheggio cercando di inserire la tua auto a caso nei parcheggi senza guardare alle linee sul marciapiede, avresti una possibilità relativamente piccola di successo di allineare il veicolo propriamente. Ma se lo facessi più velocemente, avresti di più totale successi anche se il tuo errore Vota rimasto lo stesso.
Questo è un po' quello che succede quando le molecole dei reagenti si scontrano. Hanno bisogno di scontrarsi per essere abbastanza vicini da interagire, ma mentre questa condizione è necessaria, non è sufficiente. Le molecole devono anche essere in un orientamento ottimale nello spazio per innescare una reazione.
Alla fine, l'effetto della temperatura sulla velocità di reazione è determinato attraverso il suo effetto sulla costante di velocità k, che a sua volta dipende dalla energia di attivazione Eun della reazione in questione. Temperature più elevate vedranno una frazione più elevata di molecole raggiungere questa energia cinetica minima necessaria per avviare la reazione.