木材の燃焼やTNTの爆発など、一部の化学反応は周囲に熱を放出します。 化学者はこれらを発熱反応と呼んでいます。 温度を上げると、2つの異なる方法で発熱反応に影響します:速度を変えることによって 反応の、そして反応の終わりに生成物と反応物の間のバランスを変えることによって。
TL; DR(長すぎる; 読んでいない)
一般的に言えば、温度が高いほどシステム内の熱とエネルギーが増えるため、反応が速くなります。 ただし、場合によっては、温度を上げると平衡がシフトし、反応の一部が発生しなくなる可能性があります。
反応速度
温度が上昇すると、ほぼすべての反応が速くなります-発熱反応が含まれます。 たとえば、空気中の酸素とマッチの先端の化学物質との反応は、室温では非常に遅いため、何も起こらないようです。 ただし、マッチの先端をボックスのストライカーストリップにぶつけて加熱すると、温度が上昇し、それに伴って、熱い炎で燃えるまでの反応速度が上がります。 一般に、発熱反応の温度を上げるほど、それは速くなります。
平衡
ほとんどの化学反応は双方向に進むことができます。つまり、順方向に実行して反応物を生成物に変換することも、逆方向に実行して生成物を反応物に変換することもできます。 反応が順方向に進むと、生成物が蓄積し始める間に反応物が徐々に減少するため、順方向の反応は遅くなり、逆方向の反応は速くなります。 最終的には順方向反応と逆方向反応の速度が同じになるため、反応は継続しますが、生成物と反応物の量は変化しません。 この定常状態は平衡と呼ばれます。
ルシャトリエの原理
平衡状態での生成物に対する反応物の比率は、特定の化学反応に依存します。 たとえば、火のようなものの場合、反応物のいずれかが平衡状態のままになっている場合はほとんどありませんが、 窒素と水素が反応してアンモニアを生成するようなもので、多くの反応物が 平衡。 ルシャトリエの原理は、基本的に、すべての化学システムが平衡状態に到達し、平衡状態を維持することを望んでいると述べています。 平衡状態で化学系に反応生成物を加えると、ある程度の生成物が変換されることが期待できます。 反応物に変換しますが、反応物を追加すると、ある量の反応物が生成物に変換され、平衡状態になります。 維持されます。
熱と平衡
発熱反応の場合、熱は本質的に反応の産物です。 ルシャトリエの原理に従い、温度を上げると製品の量が増えます。 したがって、平衡状態のバランスを反応物に戻すようにシフトします。つまり、より多くの反応物が残ります。 平衡。 温度が高くなるほど、平衡状態のバランスは反応物に向かって戻ります。 有名な例は、水素と窒素が反応してアンモニアを生成することです。 室温では反応が非常に遅いため、何も起こりません。 ただし、温度を上げて反応を加速すると、平衡状態のバランスが反応物に戻り、アンモニアはほとんど生成されません。