Hvordan påvirker temperaturen reaksjonshastigheten?

Kjemiske reaksjoner er overalt rundt deg og inni deg. I tillegg til de biokjemiske reaksjonene som lar deg transformere molekylene du spiser og puste inn i brukbar energi, er det industrielle laboratorier i byer rundt om i verden som produserer kjemikalier samt produkter som er avhengige av kjemikalier for deres produksjon.

En av de viktigste aspektene ved en reaksjon, i tillegg til produktet eller produktene som produseres og som har riktig tilførsel av reaktanter, er hvor raskt en reaksjon kan forventes å fortsette. Dette kan ha innvirkning på sikkerhet, produktkvalitet og andre utfall. En av faktorene som påvirker reaksjonshastighetene som lett kan endres i de fleste tilfeller i laboratoriet er temperatur. Effekten av temperatur på reaksjonshastigheten kan ha en enorm innvirkning.

Tenk et øyeblikk på hvordan temperaturen kan forventes å påvirke reaksjonshastighetene, og les videre for mer innsikt om de forskjellige tingene som kan øke eller redusere kjemiske reaksjoner.

Effekten av temperatur på reaksjonshastigheten er bare en av tingene som kan påvirke hvordan en reaksjon forløper, det vil si hvor raskt uansett hvilke reaktanter som er tilstede blir transformert til produkter. Selvfølgelig er mange av disse faktorene aktive til enhver tid og kan ha konkurrerende innflytelse på den totale hastigheten til en gitt reaksjon.

• Reaktantkonsentrasjon: Jo mer konsentrert løsningen, desto raskere blir hastigheten. For gasser har økende trykk indirekte denne effekten ved å heve konsentrasjonen.
• Reaktanters fysiske tilstand: Pulver som faller i løsning reagerer raskere enn faste biter som tabletter gjør fordi de utsetter et større overflateareal for reaksjoner å skje umiddelbart.
• Tilstedeværelsen, typen og konsentrasjonen av en katalysator eller hemmer: En katalysator fremskynder en reaksjon, mens hemmere setter dem ned.
• Lys: Lys med en gitt bølgelengde kan øke hastigheten på noen reaksjoner.
• Temperatur: De fleste reaksjoner øker med økende temperatur, og du er i ferd med å lære hvorfor.
  

Som en tommelfingerregel dobler en økning i temperaturen på 10 ° C reaksjonshastigheten. Hvorfor kan temperaturøkningen endre hastigheten på en kjemisk reaksjon?

Hvis du tenker at det er fordi molekylene som er involvert beveger seg raskere når temperaturen er høyere, er du på rett spor. Temperatur er faktisk et mål på den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekyler i bevegelse.

Molekyler i bevegelse har en tendens til å holde seg i bevegelse til de møter en ekstern kraft, og når forskjellige reaktantmolekyler blandes sammen, har de lite å støte på foruten hverandre.

Når temperaturen øker, øker mengden atom- eller molekylære kollisjoner mellom molekyler. Men endringen i reaksjonshastighet med temperatur er ikke bare en funksjon av temperaturen; i stedet påvirker temperaturøkninger faktisk hastighetskonstantene (skrevet k) av reaksjonene på en forutsigbar måte.

Når molekyler kolliderer, kan de gjøre en rekke ting. Det samme gjelder to objekter som møter hverandre i den virkelige verden. Hvis du kjørte blindt på en parkeringsplass og prøvde å plassere bilen din tilfeldig inn på parkeringsplasser uten å se ved linjene på fortauet, ville du ha en relativt liten sjanse for å lykkes med å stille kjøretøyet opp ordentlig. Men hvis du gjorde dette raskere, ville du ha mer Total suksess selv om feilen din vurdere forble det samme.

Dette er liksom det som skjer når reaktantmolekyler kolliderer. De trenger å kollidere for å være nær nok sammen til å samhandle, men selv om denne tilstanden er nødvendig, er den ikke tilstrekkelig. Molekylene må også ha en optimal retning i rommet for å utløse en reaksjon.

Til slutt bestemmes effekten av temperatur på reaksjonshastigheten gjennom dens effekt på hastighetskonstanten k, som igjen avhenger av aktiveringsenergi E_en av den aktuelle reaksjonen. Høyere temperaturer vil se at en høyere brøkdel av molekyler oppnår denne minimale kinetiske energi som er nødvendig for å få reaksjonen i gang.