5 Czynniki wpływające na szybkość reakcji
Szybkość reakcji chemicznej to szybkość, z jaką przemiana substancji zwanych odczynnikami występuje w innych substancjach zwanych produktami. Czynniki, które wpływają na prędkość, mogą być różne; charakter odczynników, wielkość cząstek, stan fizyczny substancji ...
Odczynniki mogą być atomami lub cząsteczkami, które zderzają się lub zderzają ze sobą, powodując przerwanie połączeń między nimi. Po przerwie tworzone są nowe linki i tworzone są produkty.
Jeśli co najmniej jeden z odczynników jest całkowicie zużyty w reakcji, tworząc produkt całkowicie, mówi się, że reakcja jest zakończona i skierowana tylko w jednym kierunku.
W niektórych przypadkach powstałe produkty ponownie zderzają się i rozrywają ich ogniwa, aby zreorganizować i ponownie stać się odczynnikami. Nazywa się to reakcją odwrotną.
Obie reakcje zachodzą z różnymi prędkościami, jednak gdy szybkość reakcji bezpośredniej jest równa prędkości reakcji odwrotnej, ustala się równowaga kinetyczna, co oznacza, że reakcja jest w równowadze.
Czynniki wpływające na szybkość reakcji
Każda reakcja chemiczna podlega szeregowi czynników, które powodują, że prędkość tego samego przechodzi szybko lub powoli. Znajdujemy reakcje, które zdarzają się w ciągu kilku sekund, takie jak eksplozje, i inne, które trwają nieco dłużej, takie jak utlenianie pręta żelaznego wyrzuconego na zewnątrz.
Te czynniki, które wpływają na szybkość reakcji chemicznej to:
Wielkość cząstek substancji
Jest również znany jako powierzchnia kontaktu. Jeśli substancje mają dużą powierzchnię styku, tj. Są bardzo zwarte, reakcja jest wolniejsza niż wtedy, gdy powierzchnia styku jest mała.
Przykładem jest reakcja Alka seltzer w tabletce i Alka seltzer w proszku. Alka seltzer jest mieszaniną kwasu acetylosalicylowego z wodorowęglanem sodu, fosforanem wapnia i kwasem cytrynowym.
Jeśli substancje są gatunkami atomowymi, mają także zmienność w ich reaktywności ze względu na wielkość atomu i liczbę elektronów na ich ostatnim poziomie.
Z tego powodu sód (Na) reaguje gwałtownie z wodą w porównaniu z wapniem (Ca). Podobnie żelazo (Fe) jest łatwo utleniane przez działanie pary wodnej obecnej w otaczającym powietrzu, w porównaniu z ołowiem (Pb), którego reakcja jest znacznie wolniejsza.
Gatunki jonowe mają bardzo wysoką reaktywność (niskie szybkości reakcji) w porównaniu z ich obojętnymi gatunkami. Zatem Mg + 2 jest bardziej reaktywny niż Mg.
Stan fizyczny substancji
Stan agregacji reagentów wpływa również na szybkość reakcji. W stanie stałym cząstki (atomy) są bardzo blisko siebie, więc ruchliwość między nimi jest bardzo mała, z bardzo powolnymi zderzeniami.
W stanie ciekłym cząstki mają większą mobilność, co sprawia, że reakcje są szybsze w porównaniu ze stanem stałym.
W stanie gazowym reakcja ma znacznie wyższą prędkość, dzięki dużemu oddzieleniu cząstek reagentów.
Aby zwiększyć szybkość reakcji substancji, można ją rozpuścić w wodzie w taki sposób, że cząsteczki są rozpuszczone, a mobilność między nimi wzrasta.
Stężenie odczynników
Stężenie substancji odnosi się do ilości cząstek (atomów, jonów lub cząsteczek) w danej objętości.
W reakcji chemicznej, jeśli jest dużo cząstek, liczba kolizji między nimi będzie bardzo duża, więc szybkość reakcji będzie wysoka.
Im wyższe stężenie reagentów, tym większa będzie szybkość tworzenia się produktów.
Temperatura
W systemie składającym się z odczynników wszystkie cząstki, które się na nią składają, poruszają się, wibrując, jak to ma miejsce w substancjach stałych, lub poruszając się w przypadku cieczy i gazów.
W obu przypadkach obserwuje się odpowiednio kinetykę drgań E i E. Energie te są wprost proporcjonalne do temperatury, w której znajduje się system.
Zwiększając temperaturę układu, zwiększają się molekularne ruchy substancji.
Kolizje między nimi stają się coraz silniejsze, wystarczające, by nastąpiło złamanie i wiązanie, pokonując przeszkodę, która stanowi energię aktywacji Ea.
Przy zwiększaniu temperatury układu reaktywność wzrasta, a szybkość reakcji jest mniejsza, a zatem szybsza.
Katalizatory
Są to substancje chemiczne, które wpływają na reakcję chemiczną poprzez zwiększenie szybkości reakcji lub jej zmniejszenie. Jego główną cechą jest to, że nie bierze udziału w reakcji chemicznej, co oznacza, że pod koniec reakcji może być wyizolowany z systemu.
Przykładem jest uwodornienie związku organicznego nienasyconego wodorkiem litowo-glinowym jako katalizatorem:
CH3 - CH = CH-CH3 + H2CH3 - C2 - CH2 - CH3
W równaniu chemicznym katalizator umieszcza się na górze strzałki, która wskazuje kierunek reakcji.
W reakcji chemicznej może się zdarzyć, że zarówno katalizator, jak i reagenty nie są w tym samym stanie fizycznym, ten typ systemu jest znany jako „heterogeniczny”.
Są to tak zwane katalizatory kontaktowe. „Homogeniczne” katalizatory to takie, które mają ten sam stan fizyczny reagentów i są nazywane transportem.
