כמה תגובות כימיות - כמו שריפת עץ או פיצוץ TNT - משחררות חום לסביבתם. כימאים מכנים את התגובות האקסותרמיות האלה. העלאת הטמפרטורה משפיעה על תגובה אקסותרמית בשתי דרכים שונות: על ידי שינוי הקצב של התגובה ועל ידי שינוי האיזון בין מוצרים למגיבים בסוף התגובה.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
באופן כללי, התגובה שלך תאיץ כי טמפרטורה גבוהה יותר פירושה יותר חום ואנרגיה במערכת שלך. עם זאת, במקרים מסוימים, העלאת הטמפרטורה עשויה לשנות את שיווי המשקל ולמנוע את התרחשות חלק מהתגובה שלך.
שיעורי תגובה
כמעט כל התגובות עוברות מהר יותר ככל שהטמפרטורה עולה - כולל תגובות אקסותרמיות. התגובה בין חמצן באוויר לבין הכימיקלים בקצה הגפרור, למשל, כל כך איטית בטמפרטורת החדר שנראה ששום דבר לא קורה. כאשר אתה מחמם את קצה הגפרור על ידי מכה נגד רצועת החלוץ על הקופסה, לעומת זאת, הטמפרטורה עולה ואיתה קצב התגובה עד שהיא בוערת עם להבה חמה. באופן כללי, ככל שתגביר את הטמפרטורה של תגובה אקסותרמית, כך היא תעבור מהר יותר.
שִׁוּוּי מִשׁקָל
רוב התגובות הכימיות יכולות לעבור לשני הכיוונים, כלומר הן יכולות לרוץ קדימה ולהמיר מגיבים למוצרים או לרוץ לאחור ולהמיר מוצרים למגיבים. ככל שהתגובה רצה קדימה, המגיבים מתרוקנים בהדרגה בזמן שהמוצרים מתחילים להצטבר, ולכן התגובה קדימה מאטה בזמן שהתגובה ההפוכה מואצת. בסופו של דבר שיעורי התגובות קדימה ואחורה זהים, כך שלמרות שהתגובה ממשיכה להתרחש, כמויות המוצרים והמגיבים אינם משתנים. מצב יציב זה נקרא שיווי משקל.
העיקרון של לה שאטלייר
היחס בין מגיבים למוצרים בשיווי משקל תלוי בתגובה הכימית הספציפית. עבור משהו כמו אש, למשל, מעט אם מגיב נותר בשיווי משקל, ואילו עבור משהו כמו התגובה בין חנקן למימן ליצירת אמוניה, הרבה מגיבים עשויים להישאר במקום שִׁוּוּי מִשׁקָל. העיקרון של לה שאטלייר אומר בעצם שכל המערכות הכימיות רוצות להגיע ולהישאר בשיווי משקל. אם תוסיף מוצרי תגובה למערכת כימית בשיווי משקל, אתה יכול לצפות שכמות כלשהי של מוצר תומר למגיבים, בעוד שאם תוסיף מגיבים, כמות מסוימת של מגיבים תומר למוצרים כך שיהיה שיווי משקל נשמר.
חום ושיווי משקל
לתגובה אקסותרמית, חום הוא למעשה תוצר של התגובה. בהתאם לעיקרון של לה שאטלייה, אם אתה מגדיל את הטמפרטורה אתה מגדיל את כמות המוצרים, וכך אתה מעביר את האיזון בשיווי המשקל חזרה לכיוון מגיבים, כלומר יישארו עוד מגיבים ב שִׁוּוּי מִשׁקָל. ככל שהטמפרטורה עולה, כך המאזן בשיווי המשקל עובר חזרה לעבר מגיבים. דוגמה מפורסמת היא התגובה בין מימן וחנקן ליצירת אמוניה. התגובה כל כך איטית בטמפרטורת החדר ששום דבר לא קורה. אם מגדילים את הטמפרטורה כדי להאיץ את התגובה, עם זאת, האיזון בשיווי המשקל עובר חזרה לכיוונים, ומייצר מעט מאוד אמוניה.