תגובות כימיות נמצאות בכל מקום סביבך ובתוכך. בנוסף לתגובות הביוכימיות המאפשרות לך להפוך את המולקולות שאתה אוכל ולנשום לאנרגיה שמישה, יש מעבדות תעשייתיות בערים ברחבי העולם המייצרות כימיקלים וכן מוצרים הנשענים על כימיקלים עבורם יִצוּר.
אחד ההיבטים החשובים ביותר של תגובה, בנוסף למוצר או למוצרים המיוצרים ויש להם אספקה נכונה של מגיבים, הוא כמה מהר ניתן לצפות שתגובה תימשך. זה יכול להשפיע על בטיחות, איכות המוצר ותוצאות אחרות. אחד הגורמים המשפיעים על קצב התגובה שניתן לשנות בקלות ברוב המקרים במעבדה הוא טֶמפֶּרָטוּרָה. להשפעת הטמפרטורה על קצב התגובה יכולה להיות השפעה עצומה.
חשבו לרגע כיצד ניתן לצפות כי הטמפרטורה תשפיע על קצב התגובה, וקראו לקבלת תובנות נוספות אודות הדברים השונים שיכולים להאיץ או להאט את התגובות הכימיות.
אילו גורמים משפיעים על שיעורי התגובה?
ההשפעה של הטמפרטורה על קצב התגובה היא רק אחד הדברים שיכולים להשפיע על האופן שבו התגובה מתנהלת, כלומר כמה מהר כל מה שמגיבים שנמצאים הופכים למוצרים. כמובן שרבים מגורמים אלה פעילים בכל עת ויכולים להיות להם השפעות מתחרות על השיעור הכללי של תגובה נתונה.
- ריכוז מגיב: ככל שהפתרון מרוכז יותר, כך הקצב מהיר יותר. לגבי גזים, הגדלת הלחץ בעקיפין משפיעה על ידי העלאת הריכוז.
- מצבם הגופני של מגיבים: אבקות שנפלו בתמיסה מגיבות מהר יותר ממה שגושים מוצקים כמו טבליות מכיוון שהם חושפים שטח פנים גדול יותר לתגובות להתרחש מיד.
- נוכחות, סוג וריכוז של זרז או מעכב: זרז מזרז תגובה, ואילו מעכבים מאטים אותם.
- אוֹר: אור באורך גל נתון יכול להאיץ כמה תגובות.
-
טֶמפֶּרָטוּרָה: רוב התגובות מואצות עם עליית הטמפרטורה, ואתה עומד ללמוד מדוע.
השפעת הטמפרטורה על קצב התגובה
ככלל אצבע, עלייה בטמפרטורה של 10 מעלות צלזיוס מכפילה את קצב התגובה. מדוע העלאת הטמפרטורה עשויה לשנות את קצב התגובה הכימית?
אם אתה חושב שזה בגלל שהמולקולות המעורבות נעות מהר יותר כשהטמפרטורה גבוהה יותר, אתה בדרך הנכונה. הטמפרטורה היא למעשה מדד לאנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות בתנועה.
מולקולות בתנועה נוטות להישאר בתנועה עד שהן נתקלות בכוח חיצוני, וכאשר מערבבים מולקולות מגיבות שונות, אין להן מעט להיתקל זו בזו.
כאשר הטמפרטורה עולה, כמות ההתנגשויות האטומיות או המולקולריות בין מולקולות עולה. אך השינוי בקצב התגובה עם הטמפרטורה אינו רק פונקציה של הטמפרטורה; במקום זאת, עליות הטמפרטורה משפיעות למעשה על קבועי הקצב (כתוב k) של התגובות באופן צפוי.
מהי תורת ההתנגשות של שיעורי תגובה?
כאשר מולקולות מתנגשות, הן יכולות לעשות מספר דברים. הדבר נכון לגבי כל שני אובייקטים שנתקלים זה בזה בעולם האמיתי. אם נסעתם בעיוורון אם כי חניון מנסה להכניס את מכוניתכם באופן אקראי למקומות חניה מבלי להסתכל בקווים על המדרכה, יהיה לך סיכוי קטן יחסית להצליח להרכיב את הרכב כמו שצריך. אבל אם היית עושה את זה מהר יותר, יהיה לך יותר סך הכל הצלחות גם אם השגיאה שלך ציון נשאר אותו דבר.
זה סוג של מה שקורה כאשר מולקולות מגיבות מתנגשות. הם צריכים להתנגש כדי להיות קרובים מספיק זה לזה כדי לקיים אינטראקציה, אך אמנם מצב זה הכרחי, אך אינו מספיק. המולקולות חייבות להיות גם בכיוון אופטימלי במרחב כדי לעורר תגובה.
בסופו של דבר, השפעת הטמפרטורה על קצב התגובה נקבעת באמצעות השפעתה על קבוע הקצב k, אשר בתורו תלוי ב- אנרגיית הפעלה Eא של התגובה המדוברת. טמפרטורות גבוהות יותר יראו חלק גבוה יותר של מולקולות משיגות אנרגיה קינטית מינימלית זו הדרושה כדי להתחיל בתגובה.