Kai kurios cheminės reakcijos, tokios kaip medienos deginimas ar sprogstantis TNT, išskiria šilumą į jų aplinką. Chemikai šias vadina egzoterminėmis reakcijomis. Temperatūros padidinimas egzoterminę reakciją veikia dviem skirtingais būdais: keičiant greitį reakcijos pabaigoje ir keičiant pusiausvyrą tarp produktų ir reagentų reakcijos pabaigoje.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Paprastai tariant, jūsų reakcija paspartės, nes aukštesnė temperatūra reiškia daugiau šilumos ir energijos jūsų sistemoje. Tačiau kai kuriais atvejais pakėlus temperatūrą pusiausvyra gali pasikeisti ir užkirsti kelią tam tikrai reakcijai.
Reakcijos rodikliai
Beveik visos reakcijos vyksta greičiau, kai temperatūra pakyla, įskaitant egzotermines reakcijas. Pavyzdžiui, deguonies ore ir degtuko antgalyje esančių cheminių medžiagų reakcija kambario temperatūroje yra tokia lėta, kad, regis, nieko nevyksta. Kai kaitinate degtuko galiuką, atsitrenkdami į smūgio juostą ant dėžutės, temperatūra ir kartu reakcijos greitis padidėja, kol ji degs karšta liepsna. Apskritai, kuo labiau padidinsite egzoterminės reakcijos temperatūrą, tuo greičiau ji praeis.
Pusiausvyra
Dauguma cheminių reakcijų gali vykti abiem būdais, o tai reiškia, kad jos gali bėgti į priekį ir konvertuoti reagentus į produktus arba paleisti atvirkščiai ir paversti produktus reagentais. Kai reakcija eina į priekį, reagentai palaipsniui mažėja, o produktai pradeda kauptis, todėl reakcija į priekį sulėtėja, o atvirkštinė reakcija paspartėja. Galų gale pirmyn ir atgal nukreiptų reakcijų dažnis yra vienodas, todėl, nors reakcija ir toliau vyksta, produktų ir reagentų kiekiai nesikeičia. Ši pastovi būsena vadinama pusiausvyra.
Le Chatelier principas
Reagentų ir pusiausvyros produktų santykis priklauso nuo specifinės cheminės reakcijos. Pavyzdžiui, dėl ugnies mažai, jei kuris nors iš reaguojančių medžiagų lieka pusiausvyroje, o dėl panašiai kaip reakcija tarp azoto ir vandenilio, kad susidarytų amoniakas, gali likti daug reagentų pusiausvyra. Le Chatelier principas iš esmės sako, kad visos cheminės sistemos nori pasiekti pusiausvyrą ir likti joje. Jei pusiausvyroje į cheminę sistemą pridėsite reakcijos produktus, galite tikėtis, kad tam tikras produkto kiekis bus paverstas į reagentus, o jei pridedate reagentų, tam tikras kiekis reagentų bus paverstas produktais, kad pusiausvyra būtų palaikoma.
Šiluma ir pusiausvyra
Eksoterminei reakcijai šiluma iš esmės yra reakcijos produktas. Laikantis Le Chatelier principo, jei padidinsite temperatūrą, padidinsite produktų kiekį, todėl pusiausvyros pusiausvyrą perkeliate atgal į reagentus, tai reiškia, kad reaktantų liks daugiau pusiausvyra. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo pusiausvyros pusiausvyra vėl pereina prie reagentų. Garsus pavyzdys yra vandenilio ir azoto reakcija gaminant amoniaką. Kambario temperatūroje reakcija yra tokia lėta, kad nieko nevyksta. Jei padidinsite temperatūrą, kad pagreitintumėte reakciją, pusiausvyros pusiausvyra pasislenka atgal į reagentus ir amoniako susidaro labai nedaug.