O que acontece com uma reação exotérmica se a temperatura aumentar?

Algumas reações químicas - como queimar madeira ou explodir TNT - liberam calor para o ambiente. Os químicos chamam isso de reações exotérmicas. O aumento da temperatura afeta uma reação exotérmica de duas maneiras diferentes: alterando a taxa da reação e alterando o equilíbrio entre produtos e reagentes no final da reação.

TL; DR (muito longo; Não li)

De modo geral, sua reação será mais rápida porque uma temperatura mais alta significa mais calor e energia em seu sistema. No entanto, em alguns casos, o aumento da temperatura pode alterar o equilíbrio e impedir que algumas de suas reações ocorram.

Taxas de reação

Quase todas as reações são mais rápidas à medida que a temperatura aumenta - incluindo as reações exotérmicas. A reação entre o oxigênio do ar e os produtos químicos na ponta de um fósforo, por exemplo, é tão lenta à temperatura ambiente que nada parece acontecer. Quando você aquece a ponta do fósforo, batendo-o contra a tira de ataque da caixa, entretanto, a temperatura aumenta e com ela a taxa de reação até que queime com uma chama quente. Em geral, quanto mais você aumenta a temperatura de uma reação exotérmica, mais rápido ela ocorre.

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Equilíbrio

A maioria das reações químicas pode ocorrer em ambos os sentidos, o que significa que podem avançar e converter reagentes em produtos ou ao contrário e converter produtos em reagentes. À medida que a reação avança, os reagentes são gradualmente esgotados enquanto os produtos começam a se acumular, de modo que a reação direta diminui enquanto a reação reversa acelera. Eventualmente, as taxas das reações direta e reversa são as mesmas, portanto, embora a reação continue a ocorrer, as quantidades de produtos e reagentes não mudam. Este estado estacionário é chamado de equilíbrio.

Princípio de Le Chatelier

A proporção de reagentes para produtos em equilíbrio depende da reação química específica. Para algo como o fogo, por exemplo, pouco ou nenhum reagente é deixado em equilíbrio, enquanto para algo como a reação entre nitrogênio e hidrogênio para produzir amônia, muitos reagentes podem ser deixados em equilíbrio. O princípio de Le Chatelier diz basicamente que todos os sistemas químicos desejam alcançar e permanecer em equilíbrio. Se você adicionar produtos de reação a um sistema químico em equilíbrio, pode-se esperar que alguma quantidade do produto seja convertida em reagentes, enquanto se você adicionar reagentes, alguma quantidade de reagentes será convertida em produtos para que o equilíbrio seja mantido.

Calor e Equilíbrio

Para uma reação exotérmica, o calor é essencialmente um produto da reação. Seguindo o princípio de Le Chatelier, se você aumenta a temperatura está aumentando a quantidade de produtos, e então você muda o equilíbrio no equilíbrio de volta para os reagentes, o que significa que haverá mais reagentes restantes em equilíbrio. Quanto mais alta for a temperatura, mais o equilíbrio no equilíbrio se desloca de volta para os reagentes. Um exemplo famoso é a reação entre o hidrogênio e o nitrogênio para produzir amônia. A reação é tão lenta à temperatura ambiente que nada acontece. Se você aumentar a temperatura para acelerar a reação, no entanto, o equilíbrio no equilíbrio volta para os reagentes e muito pouca amônia é produzida.

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