Hur påverkar temperaturen reaktionshastigheten?

Kemiska reaktioner finns överallt runt dig och inom dig. Förutom de biokemiska reaktionerna som gör att du kan omvandla molekylerna du äter och andas in i användbar energi finns det industrilaboratorier i städer runt om i världen som producerar kemikalier samt produkter som är beroende av kemikalier för deras tillverkning.

En av de viktigaste aspekterna av en reaktion, förutom den produkt eller de produkter som produceras och som har rätt tillförsel av reaktanter, är hur snabbt en reaktion kan förväntas fortgå. Detta kan påverka säkerhet, produktkvalitet och andra resultat. En av de faktorer som påverkar reaktionshastigheter som kan ändras med lätthet i de flesta fall i laboratoriet är temperatur. Effekten av temperatur på reaktionshastigheten kan ha en enorm inverkan.

Tänk ett ögonblick på hur temperaturen kan förväntas påverka reaktionshastigheterna och läs vidare för mer insikt om de olika saker som kan påskynda eller bromsa kemiska reaktioner.

Effekten av temperatur på reaktionshastigheten är bara en av de saker som kan påverka hur en reaktion fortskrider, det vill säga hur snabbt de reaktanter som finns närvarande omvandlas till produkter. Naturligtvis är många av dessa faktorer aktiva hela tiden och kan ha konkurrerande påverkan på den totala hastigheten för en given reaktion.

• Reaktantkoncentration: Ju mer koncentrerad lösningen desto snabbare är hastigheten. För gaser ökar trycket indirekt denna effekt genom att höja koncentrationen.
• Reaktanters fysiska tillstånd: Pulver som tappas i lösning reagerar snabbare än fasta bitar som tabletter gör eftersom de utsätter en större ytarea för reaktioner att inträffa omedelbart.
• Närvaron, typen och koncentrationen av en katalysator eller hämmare: En katalysator påskyndar en reaktion, medan hämmare saktar ner dem.
• Ljus: Ljus med en given våglängd kan påskynda vissa reaktioner.
• Temperatur: De flesta reaktioner påskyndas med ökande temperatur, och du ska lära dig varför.
  

Som en tumregel fördubblar en temperaturökning på 10 ° C reaktionshastigheten. Varför kan temperaturökningen förändra hastigheten för en kemisk reaktion?

Om du tänker på att det beror på att de inblandade molekylerna rör sig snabbare när temperaturen är högre, är du på rätt väg. Temperatur är faktiskt ett mått på den genomsnittliga kinetiska energin för molekyler i rörelse.

Molekyler i rörelse tenderar att stanna i rörelse tills de stöter på en yttre kraft, och när olika reaktantmolekyler blandas ihop har de lite att stöta på förutom varandra.

När temperaturen ökar ökar mängden atom- eller molekylära kollisioner mellan molekyler. Men förändringen i reaktionshastighet med temperatur är inte bara en funktion av temperaturen; istället påverkar temperaturökningarna faktiskt hastighetskonstanterna (skrivna k) av reaktioner på ett förutsägbart sätt.

När molekyler kolliderar kan de göra ett antal saker. Detsamma gäller för två objekt som möter varandra i den verkliga världen. Om du körde blint men på en parkeringsplats och försökte slumpmässigt passa din bil på parkeringsplatser utan att titta vid linjerna på trottoaren skulle du ha en relativt liten chans att lyckas med att ställa upp fordonet ordentligt. Men om du gjorde det snabbare skulle du ha mer total framgångar även om ditt fel Betygsätta förblev densamma.

Det här är typ av vad som händer när reaktantmolekyler kolliderar. De måste kollidera för att vara tillräckligt nära varandra för att interagera, men även om detta tillstånd är nödvändigt är det inte tillräckligt. Molekylerna måste också ha en optimal orientering i rymden för att utlösa en reaktion.

I slutändan bestäms effekten av temperatur på reaktionshastigheten genom dess effekt på hastighetskonstanten k, vilket i sin tur beror på aktiveringsenergi E_a av reaktionen i fråga. Högre temperaturer kommer att se att en högre andel molekyler uppnår den minsta kinetiska energi som behövs för att få reaktionen igång.