Čo sa stane s exotermickou reakciou, ak sa zvýši teplota?

Niektoré chemické reakcie - napríklad spaľovanie dreva alebo výbuch TNT - uvoľňujú teplo do svojho okolia. Chemici tieto termíny nazývajú exotermické reakcie. Zvyšovanie teploty ovplyvňuje exotermickú reakciu dvoma rôznymi spôsobmi: zmenou rýchlosti reakcie a zmenou rovnováhy medzi produktmi a reaktantmi na konci reakcie.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Všeobecne sa vaša reakcia zrýchli, pretože vyššia teplota znamená viac tepla a energie vo vašom systéme. V niektorých prípadoch však môže zvýšenie teploty posunúť rovnováhu a zabrániť výskytu niektorých vašich reakcií.

Takmer všetky reakcie idú rýchlejšie, ako sa zvyšuje teplota - vrátane exotermických reakcií. Napríklad reakcia medzi kyslíkom vo vzduchu a chemickými látkami na konci zápalky je pri izbovej teplote taká pomalá, že sa zdá, že sa nič nedeje. Keď však hrot zápalky zahrejete úderom o úderník na krabici, teplota sa zvýši a s ňou aj rýchlosť reakcie, až kým nespáli horúci plameň. Všeobecne platí, že čím viac zvýšite teplotu exotermickej reakcie, tým rýchlejšie to pôjde.

Väčšina chemických reakcií môže prebiehať oboma spôsobmi, čo znamená, že môžu bežať vpred a premieňať reaktanty na produkty alebo v opačnom poradí a premieňať produkty na reaktanty. Ako reakcia beží dopredu, reaktanty sa postupne vyčerpávajú, zatiaľ čo sa produkty začnú hromadiť, takže dopredná reakcia sa spomaľuje, zatiaľ čo opačná reakcia sa zrýchľuje. Miery priamej a reverznej reakcie sú nakoniec rovnaké, takže hoci reakcia stále pretrváva, množstvá produktov a reaktantov sa nemenia. Tento ustálený stav sa nazýva rovnováha.

Pomer reaktantov k produktom v rovnováhe závisí od konkrétnej chemickej reakcie. Napríklad pre niečo ako oheň je málo, ak je niektorý z reaktantov ponechaný v rovnováhe, zatiaľ čo pre niečo ako reakcia medzi dusíkom a vodíkom na výrobu amoniaku, môže zostať veľa reaktantov rovnováha. Le Chatelierov princíp v podstate hovorí, že všetky chemické systémy sa chcú dostať a zostať v rovnováhe. Ak pridáte reakčné produkty do chemického systému v rovnováhe, môžete očakávať, že dôjde k premene určitého množstva produktu na reaktanty, zatiaľ čo keď pridáte reaktanty, určité množstvo reaktantov sa prevedie na produkty, aby bola rovnováha udržiavané.

Pri exotermickej reakcii je teplo v podstate produktom reakcie. V súlade s princípom Le Chatelier, ak zvyšujete teplotu, zvyšujete množstvo produktov, a tak posuniete rovnováhu v rovnováhe späť smerom k reaktantom, čo znamená, že na nich zostane viac reaktantov rovnováha. Čím vyššia je teplota, tým viac sa rovnováha v rovnováhe posúva späť k reaktantom. Slávnym príkladom je reakcia medzi vodíkom a dusíkom za vzniku amoniaku. Reakcia je pri izbovej teplote taká pomalá, že sa nič nestane. Ak však zvýšite teplotu na urýchlenie reakcie, rovnovážna rovnováha sa posunie späť k reaktantom a vyprodukuje sa veľmi málo amoniaku.