Alcune reazioni chimiche, come bruciare legna o far esplodere TNT, rilasciano calore nell'ambiente circostante. I chimici chiamano queste reazioni esotermiche. L'aumento della temperatura influisce su una reazione esotermica in due modi diversi: modificando la velocità della reazione e modificando l'equilibrio tra prodotti e reagenti alla fine della reazione.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
In generale, la tua reazione accelererà perché una temperatura più alta significa più calore ed energia nel tuo sistema. Tuttavia, in alcuni casi, l'aumento della temperatura potrebbe spostare l'equilibrio e impedire che si verifichi una parte della tua reazione.
Tassi di reazione
Quasi tutte le reazioni vanno più veloci all'aumentare della temperatura, comprese le reazioni esotermiche. La reazione tra l'ossigeno nell'aria e le sostanze chimiche nella punta di un fiammifero, ad esempio, è così lenta a temperatura ambiente che non sembra accadere nulla. Quando riscaldi la punta del fiammifero sbattendola contro la striscia di battuta sulla scatola, invece, la temperatura aumenta e con essa la velocità di reazione fino a farla bruciare a fiamma calda. In generale, più aumenti la temperatura di una reazione esotermica, più velocemente andrà.
Equilibrio
La maggior parte delle reazioni chimiche può andare in entrambe le direzioni, il che significa che possono andare avanti e convertire i reagenti in prodotti o funzionare al contrario e convertire i prodotti in reagenti. Man mano che la reazione procede in avanti, i reagenti si esauriscono gradualmente mentre i prodotti iniziano ad accumularsi, quindi la reazione diretta rallenta mentre la reazione inversa accelera. Alla fine le velocità delle reazioni diretta e inversa sono le stesse, quindi sebbene la reazione continui a verificarsi, le quantità di prodotti e reagenti non cambiano. Questo stato stazionario è chiamato equilibrio.
Il principio di Le Chatelier
Il rapporto tra reagenti e prodotti all'equilibrio dipende dalla specifica reazione chimica. Per qualcosa come il fuoco, ad esempio, poco o nessuno dei reagenti è lasciato all'equilibrio, mentre per qualcosa come la reazione tra azoto e idrogeno per produrre ammoniaca, molti reagenti possono essere lasciati a equilibrio. Il principio di Le Chatelier dice fondamentalmente che tutti i sistemi chimici vogliono raggiungere e rimanere in equilibrio. Se aggiungi prodotti di reazione a un sistema chimico in equilibrio, puoi aspettarti che una certa quantità di prodotto venga convertita in reagenti, mentre se si aggiungono reagenti, una certa quantità di reagenti verrà convertita in prodotti in modo che l'equilibrio sia mantenuto.
Calore ed equilibrio
Per una reazione esotermica, il calore è essenzialmente un prodotto della reazione. In linea con il principio di Le Chatelier, se si aumenta la temperatura si aumenta la quantità di prodotti, e quindi sposti l'equilibrio all'equilibrio verso i reagenti, il che significa che ci saranno più reagenti rimasti a equilibrio. Più alta è la temperatura, più l'equilibrio all'equilibrio si sposta indietro verso i reagenti. Un famoso esempio è la reazione tra idrogeno e azoto per produrre ammoniaca. La reazione è così lenta a temperatura ambiente che non succede nulla. Se si aumenta la temperatura per accelerare la reazione, tuttavia, l'equilibrio all'equilibrio torna verso i reagenti e viene prodotta pochissima ammoniaca.