Vad händer med en exoterm reaktion om temperaturen höjs?

Vissa kemiska reaktioner - som att bränna ved eller explodera TNT - släpper ut värme till omgivningen. Kemister kallar dessa exoterma reaktioner. Att höja temperaturen påverkar en exoterm reaktion på två olika sätt: genom att ändra hastigheten av reaktionen och genom att ändra balansen mellan produkter och reaktanter i slutet av reaktionen.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Generellt sett kommer din reaktion att påskyndas eftersom en högre temperatur betyder mer värme och energi i ditt system. I vissa fall kan dock temperaturhöjningen förändra jämvikten och förhindra att en del av din reaktion inträffar.

Nästan alla reaktioner går snabbare när temperaturen ökar - exoterma reaktioner inkluderade. Reaktionen mellan syre i luften och kemikalierna i tändstickan är till exempel så långsam vid rumstemperatur att ingenting verkar hända. När du värmer upp matchens spets genom att slå den mot spärremsan på lådan, ökar emellertid temperaturen och därmed reaktionshastigheten tills den brinner med en het flamma. I allmänhet, ju mer du ökar temperaturen på en exoterm reaktion, desto snabbare kommer den att gå.

De flesta kemiska reaktioner kan gå åt båda håll, vilket innebär att de kan springa framåt och omvandla reaktanter till produkter eller köra i omvänd ordning och omvandla produkter till reaktanter. När reaktionen går framåt töms reaktanterna gradvis ut medan produkterna börjar ackumuleras, så att den främre reaktionen saktar ner medan den omvända reaktionen påskyndas. Så småningom är hastigheterna för framåt- och bakåtreaktionerna desamma, så även om reaktionen fortsätter att inträffa ändras inte mängderna av produkter och reaktanter. Detta stabila tillstånd kallas en jämvikt.

Förhållandet mellan reaktanter och produkter vid jämvikt beror på den specifika kemiska reaktionen. För något som eld, till exempel, är lite om någon av reaktanten kvar i jämvikt, medan för något som reaktionen mellan kväve och väte för att framställa ammoniak, kan många reaktanter lämnas kvar jämvikt. Le Chateliers princip säger i princip att alla kemiska system vill komma till och hålla sig i jämvikt. Om du lägger till reaktionsprodukter i ett kemiskt system vid jämvikt kan du förvänta dig att en viss mängd produkt omvandlas till reaktanter, medan om du lägger till reaktanter kommer en viss mängd reaktanter att omvandlas till produkter så att jämvikt blir upprätthålls.

För en exoterm reaktion är värme väsentligen en produkt av reaktionen. I enlighet med Le Chateliers princip ökar du mängden produkter om du ökar temperaturen, och så flyttar du balansen vid jämvikt tillbaka mot reaktanter, vilket innebär att det kommer att finnas fler reaktanter kvar jämvikt. Ju högre temperaturen går, desto längre flyttas balansen vid jämvikt tillbaka mot reaktanter. Ett känt exempel är reaktionen mellan väte och kväve för att framställa ammoniak. Reaktionen är så långsam vid rumstemperatur att ingenting händer. Om du ökar temperaturen för att påskynda reaktionen, flyttas balansen vid jämvikt tillbaka mot reaktanter och mycket lite ammoniak produceras.