Chemische reacties zijn overal om je heen en in je. Naast de biochemische reacties waarmee je de moleculen die je eet en inademt kunt omzetten in bruikbare energie, zijn er: industriële laboratoria in steden over de hele wereld die zowel chemicaliën produceren als producten die voor hun vervaardiging.
Een van de belangrijkste aspecten van een reactie, naast het product of de geproduceerde producten en het hebben van een goede toevoer van reactanten, is hoe snel een reactie kan worden verwacht te verlopen. Dit kan gevolgen hebben voor de veiligheid, productkwaliteit en andere uitkomsten. Een van de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden en die in de meeste gevallen in het laboratorium gemakkelijk kan worden gewijzigd, is: temperatuur-. Het effect van temperatuur op de reactiesnelheid kan een enorme impact hebben.
Denk even na over hoe temperatuur naar verwachting de reactiesnelheid zal beïnvloeden, en lees verder voor meer inzicht in de verschillende dingen die chemische reacties kunnen versnellen of vertragen.
Welke factoren zijn van invloed op de reactiesnelheid?
Het effect van temperatuur op de reactiesnelheid is slechts een van de dingen die van invloed kunnen zijn op hoe een reactie verloopt, dat wil zeggen, hoe snel de aanwezige reactanten worden omgezet in producten. Natuurlijk zijn veel van deze factoren te allen tijde actief en kunnen ze concurrerende invloeden hebben op de algehele snelheid van een bepaalde reactie.
- Reactantconcentratie: Hoe geconcentreerder de oplossing, hoe sneller de snelheid. Voor gassen heeft het indirect verhogen van de druk dit effect door de concentratie te verhogen.
- Fysische toestand van reactanten: Poeders die in oplossing zijn gevallen, reageren sneller dan vaste brokken zoals tabletten, omdat ze een groter oppervlak blootleggen zodat reacties onmiddellijk kunnen plaatsvinden.
- De aanwezigheid, het type en de concentratie van een katalysator of remmer: Een katalysator versnelt een reactie, terwijl remmers deze vertragen.
- Licht: Licht van een bepaalde golflengte kan sommige reacties versnellen.
-
Temperatuur: De meeste reacties versnellen met toenemende temperatuur, en je staat op het punt te leren waarom.
Het effect van temperatuur op reactiesnelheid
Als vuistregel geldt dat een temperatuurstijging van 10 °C de reactiesnelheid verdubbelt. Waarom zou het verhogen van de temperatuur de snelheid van een chemische reactie kunnen veranderen?
Als je denkt dat het komt omdat de betrokken moleculen sneller bewegen als de temperatuur hoger is, ben je op de goede weg. Temperatuur is eigenlijk een maat voor de gemiddelde kinetische energie van bewegende moleculen.
Moleculen in beweging hebben de neiging om in beweging te blijven totdat ze een externe kracht tegenkomen, en wanneer verschillende reactantmoleculen met elkaar worden gemengd, hebben ze weinig om naast elkaar tegen te komen.
Wanneer de temperatuur stijgt, neemt de hoeveelheid atomaire of moleculaire botsingen tussen moleculen toe. Maar de verandering in reactiesnelheid met temperatuur is niet alleen een functie van de temperatuur; in plaats daarvan beïnvloeden temperatuurstijgingen de snelheidsconstanten (geschreven k) van reacties op een voorspelbare manier.
Wat is de botsingstheorie van reactiesnelheden?
Wanneer moleculen botsen, kunnen ze een aantal dingen doen. Hetzelfde geldt voor twee objecten die elkaar in de echte wereld tegenkomen. Als je blindelings door een parkeerplaats reed en probeerde je auto willekeurig in parkeerplaatsen te plaatsen zonder te kijken bij de lijnen op het trottoir zou je een relatief kleine kans van slagen hebben om het voertuig in de rij te zetten naar behoren. Maar als je dit sneller deed, zou je meer hebben totaal successen, zelfs als uw fout tarief het zelfde gebleven.
Dit is ongeveer wat er gebeurt als reactantmoleculen botsen. Ze moeten botsen om dicht genoeg bij elkaar te zijn om met elkaar om te gaan, maar hoewel deze voorwaarde noodzakelijk is, is het niet voldoende. De moleculen moeten zich ook in een optimale oriëntatie in de ruimte bevinden om een reactie op gang te brengen.
Uiteindelijk wordt het effect van temperatuur op de reactiesnelheid bepaald door het effect op de snelheidsconstante k, die op zijn beurt afhangt van de activeringsenergie Eeen van de betreffende reactie. Bij hogere temperaturen zal een hogere fractie moleculen deze minimale kinetische energie bereiken die nodig is om de reactie op gang te brengen.