มวลของสารตั้งต้นมีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีหรือไม่?

อัตราของปฏิกิริยาเคมีหมายถึงความเร็วที่สารตั้งต้นถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ซึ่งเป็นสารที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยา ทฤษฎีการชนกันอธิบายว่าปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นในอัตราที่แตกต่างกันโดยเสนอว่าเพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินไป ต้องมีพลังงานเพียงพอในระบบเพื่อให้อนุภาคของสารตั้งต้นชนกัน ทำลายพันธะเคมี และเกิดผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย มวลของอนุภาคสารตั้งต้นเป็นตัวกำหนดปริมาณของพื้นที่ผิวที่เปิดเผยสำหรับการชนที่อาจเกิดขึ้น

ปัจจัยหลายประการ รวมทั้งมวลและความเข้มข้นของอนุภาคที่สามารถทำปฏิกิริยาได้ มีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี สิ่งที่มีอิทธิพลต่อจำนวนการชนกันระหว่างอนุภาคก็จะส่งผลต่อความเร็วของปฏิกิริยาเช่นกัน อนุภาคสารตั้งต้นที่เล็กกว่าที่มีมวลน้อยกว่าจะเพิ่มโอกาสในการชนกัน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา โมเลกุลที่ซับซ้อนขนาดใหญ่ที่มีไซต์ปฏิกิริยาระยะไกลจะตอบสนองช้า ไม่ว่าจะเกิดการชนกันกี่ครั้ง ส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาช้าลง ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคที่มีมวลน้อยกว่าที่มีพื้นที่ผิวสำหรับการชนกันมากขึ้นจะดำเนินการเร็วขึ้น

ความเข้มข้นของสารตั้งต้นเป็นตัวกำหนดความเร็วของปฏิกิริยา ในปฏิกิริยาง่าย ๆ การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะเร่งปฏิกิริยา ยิ่งมีการชนกันมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ปฏิกิริยาก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น อนุภาคขนาดเล็กมีมวลน้อยกว่าและมีพื้นที่ผิวมากกว่าสำหรับการชนกันของอนุภาคอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ในกลไกปฏิกิริยาอื่นๆ ที่ซับซ้อนกว่านี้ อาจไม่เป็นความจริงเสมอไป สิ่งนี้มักพบในปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลโปรตีนขนาดใหญ่ที่มีมวลมากและซับซ้อน โครงสร้างที่มีตำแหน่งปฏิกิริยาฝังลึกอยู่ภายในซึ่งไม่สามารถเข้าใกล้ได้ง่ายโดยการชน อนุภาค

การให้ความร้อนทำให้พลังงานจลน์มากขึ้นในปฏิกิริยา ทำให้อนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้นเพื่อให้เกิดการชนกันมากขึ้นและอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น ต้องใช้ความร้อนน้อยลงเพื่อกระตุ้นอนุภาคขนาดเล็กที่มีมวลน้อยกว่า แต่อาจส่งผลลบกับโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โปรตีน ความร้อนที่มากเกินไปสามารถทำลายโปรตีนโดยทำให้โครงสร้างของโปรตีนดูดซับพลังงานและทำลายพันธะที่ยึดส่วนของโมเลกุลไว้ด้วยกัน

ถ้าสารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่งเป็นของแข็ง ปฏิกิริยาจะดำเนินเร็วขึ้นหากถูกบดเป็นผงหรือแตกเป็นชิ้นๆ สิ่งนี้จะเพิ่มพื้นที่ผิวของมันและเผยให้เห็นอนุภาคขนาดเล็กมากขึ้นด้วยมวลที่เล็กกว่า แต่พื้นที่ผิวที่ใหญ่กว่าให้กับสารตั้งต้นอื่นในปฏิกิริยา โอกาสในการชนกันของอนุภาคจะเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น

กราฟแสดงเวลาการวาดกราฟเทียบกับจำนวนผลิตภัณฑ์ที่ผลิตได้ทั้งหมดแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาเคมีมักจะเริ่มต้นขึ้น ในอัตราที่รวดเร็วเมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นมีค่ามากที่สุดและค่อยๆ ลดลงเมื่อสารตั้งต้นมีค่า หมด เมื่อเส้นไปถึงที่ราบสูงและกลายเป็นแนวนอน ปฏิกิริยาได้ข้อสรุป