Fem faktorer som påverkar reaktionshastigheter

Reaktionshastigheten är en mycket viktig faktor i kemi, särskilt när reaktioner har industriell betydelse. En reaktion som verkar användbar men fortsätter för långsamt kommer inte att vara till hjälp när det gäller att göra en produkt. Omvandlingen av diamant till grafit, till exempel, gynnas av termodynamik men går tack och lov nästan omärkligt. Omvänt kan reaktioner som rör sig för snabbt ibland bli farliga. Reaktionshastigheten styrs av flera faktorer, som alla kan varieras under kontrollerade förhållanden.

I nästan mycket fall ökar temperaturen på kemikalier reaktionshastigheten. Denna reaktion beror på en faktor som kallas "aktiverings energi"Aktiveringsenergin för en reaktion är den minsta energi som två molekyler behöver för att kollidera tillsammans med tillräckligt med kraft för att reagera. När temperaturen stiger rör sig molekylerna mer kraftigt och fler av dem har den aktiveringsenergi som krävs, vilket ökar reaktionshastigheten. En mycket grov tumregel är att reaktionshastigheten fördubblas för var tionde temperaturstegring.

När kemiska reaktanter är i samma tillstånd - till exempel båda lösta i en vätska - påverkar koncentrationen av reaktanterna typiskt reaktionshastigheten. Ökning av koncentrationen av en eller flera reaktanter ökar normalt reaktionshastigheten till viss grad, eftersom det kommer att finnas fler molekyler att reagera per tidsenhet. Graden i vilken reaktionen påskyndas beror på reaktionens särskilda "ordning". I gasfasreaktioner ökar trycket ofta reaktionshastigheten på ett liknande sätt.

Det speciella medium som används för att innehålla reaktionen kan ibland ha en effekt på reaktionshastigheten. Många reaktioner äger rum i ett lösningsmedel av något slag, och lösningsmedlet kan öka eller minska reaktionshastigheten, baserat på hur reaktionen inträffar. Du kan påskynda reaktioner som involverar en laddad mellanliggande art, till exempel genom att använda en starkt polärt lösningsmedel såsom vatten, vilket stabiliserar denna art och främjar dess bildning och efterföljande reaktion.

Katalysatorer arbetar för att öka reaktionshastigheten. En katalysator fungerar genom att ändra den normala fysiska mekanismen för reaktionen till en ny process, som kräver mindre aktiveringsenergi. Detta innebär att vid en given temperatur kommer fler molekyler att ha den lägre aktiveringsenergin och reagera. Katalysatorer åstadkommer detta på olika sätt, även om en process är att katalysatorn ska fungera som en yta där kemiska ämnen absorberas och hålls i en gynnsam position för efterföljande reaktion.

För reaktioner som involverar en eller flera fasta bulkfasreaktanter kan den exponerade ytarean för den fasta fasen påverka hastigheten. Effekten som normalt ses är att ju större yta som exponeras desto snabbare är hastigheten. Detta inträffar på grund av att en bulkfas inte har någon koncentration som sådan, och därför bara kan reagera vid den exponerade ytan. Ett exempel kan vara rostning eller oxidation av en järnstång, som kommer att gå snabbare om mer yta på stången exponeras.