อุณหภูมิมีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างไร?

ปฏิกิริยาเคมีมีอยู่ทุกที่รอบตัวคุณและในตัวคุณ นอกจากปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ให้คุณเปลี่ยนโมเลกุลที่คุณกินเข้าไปและหายใจเข้าไปเป็นพลังงานที่ใช้งานได้แล้ว ยังมี ห้องปฏิบัติการอุตสาหกรรมในเมืองต่างๆ ทั่วโลกที่ผลิตสารเคมีและผลิตภัณฑ์ที่ต้องพึ่งพาสารเคมีสำหรับพวกเขา การผลิต.

แง่มุมที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของปฏิกิริยา นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์หรือผลิตภัณฑ์ที่ผลิตขึ้นและมีการจัดหาสารตั้งต้นที่เหมาะสมคือ ความรวดเร็วในการตอบสนองต่อปฏิกิริยา ซึ่งอาจส่งผลต่อความปลอดภัย คุณภาพของผลิตภัณฑ์ และผลลัพธ์อื่นๆ ปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เปลี่ยนแปลงได้ง่ายในกรณีส่วนใหญ่ในห้องปฏิบัติการคือ อุณหภูมิ. ผลกระทบของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถมีผลกระทบอย่างมาก

คิดสักครู่ว่าอุณหภูมิที่คาดว่าจะส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างไร และอ่านต่อไปสำหรับข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งต่างๆ ที่สามารถเพิ่มความเร็วหรือชะลอปฏิกิริยาทางเคมีได้

ผลกระทบของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นเพียงสิ่งหนึ่งที่สามารถส่งผลต่อการที่ปฏิกิริยาดำเนินไป นั่นคือ ความรวดเร็วของสารตั้งต้นใดๆ ที่มีอยู่จะกลายเป็นผลิตภัณฑ์ แน่นอน ปัจจัยเหล่านี้หลายอย่างทำงานอยู่ตลอดเวลาและสามารถมีอิทธิพลต่อการแข่งขันในอัตราโดยรวมของปฏิกิริยาที่กำหนด

• ความเข้มข้นของสารตั้งต้น: ยิ่งสารละลายเข้มข้นมากเท่าใด อัตราก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น สำหรับก๊าซ การเพิ่มความดันโดยอ้อมมีผลนี้โดยการเพิ่มความเข้มข้น
• สถานะทางกายภาพของสารตั้งต้น: ผงที่ตกลงไปในสารละลายจะทำปฏิกิริยาได้เร็วกว่าก้อนที่เป็นของแข็งเช่นยาเม็ดเพราะจะทำให้พื้นที่ผิวกว้างกว่าสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้นทันที
• การมีอยู่ ชนิด และความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยาหรือตัวยับยั้ง: ตัวเร่งปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาในขณะที่ตัวยับยั้งช้าลง
• เบา: แสงที่มีความยาวคลื่นที่กำหนดสามารถเร่งปฏิกิริยาบางอย่างได้
• อุณหภูมิ: ปฏิกิริยาส่วนใหญ่จะเร็วขึ้นด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และคุณกำลังจะเรียนรู้ว่าทำไม
  

ตามหลักการทั่วไป อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10 °C จะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นสองเท่า เหตุใดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเปลี่ยนแปลงไป

หากคุณคิดว่าเป็นเพราะโมเลกุลที่เกี่ยวข้องเคลื่อนที่เร็วขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น แสดงว่าคุณมาถูกทางแล้ว อุณหภูมิเป็นตัววัดพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลที่เคลื่อนที่

โมเลกุลที่เคลื่อนที่มักจะเคลื่อนที่จนกว่าจะพบแรงภายนอก และเมื่อโมเลกุลของสารตั้งต้นที่ต่างกันถูกผสมเข้าด้วยกัน พวกมันจะแทบไม่วิ่งเข้าหากัน

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปริมาณการชนกันของอะตอมหรือโมเลกุลระหว่างโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น แต่การเปลี่ยนแปลงของอัตราการเกิดปฏิกิริยากับอุณหภูมิไม่ได้เป็นเพียงหน้าที่ของอุณหภูมิเท่านั้น แต่อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลต่อค่าคงที่อัตรา (เขียน k) ของปฏิกิริยาในลักษณะที่คาดการณ์ได้

เมื่อโมเลกุลชนกัน พวกมันสามารถทำอะไรได้หลายอย่าง เช่นเดียวกับวัตถุสองชิ้นที่เผชิญหน้ากันในโลกแห่งความเป็นจริง หากคุณขับรถโดยสุ่มสี่สุ่มห้าแม้ว่าที่จอดรถจะพยายามใส่รถของคุณโดยสุ่มเข้าไปในที่จอดรถโดยไม่ดู ที่เส้นบนทางเท้า คุณมีโอกาสค่อนข้างน้อยที่จะประสบความสำเร็จในการจัดเรียงรถ อย่างถูกต้อง แต่ถ้าคุณทำเร็วกว่านี้ คุณจะมีมากกว่านี้ รวม ประสบความสำเร็จแม้ว่าข้อผิดพลาดของคุณ ประเมินค่า อยู่เหมือนเดิม

นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของสารตั้งต้นชนกัน พวกเขาจำเป็นต้องชนกันเพื่อที่จะได้อยู่ใกล้กันมากพอที่จะโต้ตอบได้ แต่ถึงแม้เงื่อนไขนี้จำเป็น แต่ก็ไม่เพียงพอ โมเลกุลยังต้องอยู่ในทิศทางที่เหมาะสมที่สุดในอวกาศเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยา

ในท้ายที่สุด ผลกระทบของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาจะถูกกำหนดโดยผลกระทบต่อค่าคงที่อัตรา k ซึ่งจะขึ้นอยู่กับ พลังงานกระตุ้น E ของปฏิกิริยาที่เป็นปัญหา อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเห็นโมเลกุลที่สูงขึ้นเพื่อให้ได้พลังงานจลน์ขั้นต่ำที่จำเป็นในการเริ่มต้นปฏิกิริยา