Pięć czynników wpływających na szybkość reakcji

Szybkość reakcji jest bardzo ważnym czynnikiem w chemii, szczególnie gdy reakcje mają znaczenie przemysłowe. Reakcja, która wydaje się przydatna, ale postępuje zbyt wolno, nie będzie pomocna w tworzeniu produktu. Na przykład przemianie diamentu w grafit sprzyja termodynamika, ale na szczęście przebiega prawie niezauważalnie. I odwrotnie, reakcje, które poruszają się zbyt szybko, mogą czasami stać się niebezpieczne. Szybkość reakcji jest kontrolowana przez wiele czynników, z których wszystkie można zmieniać w kontrolowanych warunkach.

Prawie w każdym przypadku podniesienie temperatury chemikaliów zwiększa szybkość ich reakcji. Ta reakcja jest spowodowana czynnikiem znanym jako „energia aktywacjiEnergia aktywacji reakcji to minimalna energia potrzebna dwóm cząsteczkom do zderzenia się z wystarczającą siłą do reakcji. Wraz ze wzrostem temperatury cząsteczki poruszają się bardziej energicznie, a więcej z nich ma wymaganą energię aktywacji, zwiększając szybkość reakcji. Bardzo przybliżoną zasadą jest to, że szybkość reakcji podwaja się na każde 10 stopni Celsjusza wzrostu temperatury.

Gdy reagenty chemiczne są w tym samym stanie – na przykład obydwa rozpuszczone w cieczy – stężenie reagentów zazwyczaj wpływa na szybkość reakcji. Zwiększenie stężenia jednego lub więcej reagentów zwykle zwiększa do pewnego stopnia szybkość reakcji, ponieważ będzie więcej cząsteczek do przereagowania w jednostce czasu. Stopień przyspieszenia reakcji zależy od konkretnego „porządku” reakcji. W reakcjach w fazie gazowej zwiększenie ciśnienia często powoduje wzrost szybkości reakcji w podobny sposób.

Określone medium użyte do przeprowadzenia reakcji może czasami mieć wpływ na szybkość reakcji. Wiele reakcji zachodzi w pewnego rodzaju rozpuszczalniku, a rozpuszczalnik może zwiększyć lub zmniejszyć szybkość reakcji, w zależności od tego, jak zachodzi reakcja. Możesz przyspieszyć reakcje, które obejmują naładowane formy pośrednie, na przykład, używając wysoce using rozpuszczalnik polarny, taki jak woda, który stabilizuje ten gatunek i sprzyja jego powstawaniu, a następnie reakcja.

Katalizatory działają w celu zwiększenia szybkości reakcji. Katalizator działa poprzez zmianę normalnego mechanizmu fizycznego reakcji na nowy proces, który wymaga mniejszej energii aktywacji. Oznacza to, że w dowolnej temperaturze więcej cząsteczek będzie miało niższą energię aktywacji i zareaguje. Katalizatory osiągają to na różne sposoby, chociaż jeden proces polega na tym, że katalizator działa jako powierzchnia, na której substancje chemiczne są absorbowane i utrzymywane w korzystnej pozycji do dalszej reakcji.

W przypadku reakcji, które obejmują jeden lub więcej stałych reagentów fazy stałej, odsłonięta powierzchnia tej fazy stałej może wpływać na szybkość. Zwykle obserwowany efekt polega na tym, że im większa jest odsłonięta powierzchnia, tym szybsze tempo. Dzieje się tak, ponieważ faza objętościowa jako taka nie ma stężenia, a zatem może reagować tylko na odsłoniętej powierzchni. Przykładem może być rdzewienie lub utlenianie pręta żelaznego, które będzie przebiegać szybciej, jeśli odsłonięta zostanie większa powierzchnia pręta.