Sisältö
Jotkut kemialliset reaktiot - kuten puun polttaminen tai TNT: n räjähtäminen - vapauttavat lämpöä ympäristöönsä. Kemistit kutsuvat näitä eksotermisiä reaktioita.Lämpötilan nousu vaikuttaa eksotermiseen reaktioon kahdella eri tavalla: muuttamalla reaktion nopeutta ja muuttamalla tuotteiden ja reagenssien välistä tasapainoa reaktion lopussa.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Yleisesti ottaen reaktio nopeutuu, koska korkeampi lämpötila tarkoittaa enemmän lämpöä ja energiaa järjestelmässäsi. Lämpötilan nostaminen saattaa kuitenkin joissain tapauksissa muuttaa tasapainoa ja estää reaktion tapahtumisen.
Reaktionopeudet
Lähes kaikki reaktiot kulkevat nopeammin lämpötilan noustessa - mukaan lukien eksotermiset reaktiot. Ilman hapen ja esimerkiksi ottelun kärjessä olevien kemikaalien välinen reaktio on huoneen lämpötilassa niin hidas, ettei mitään näytä tapahtuvan. Kuumentamalla ottelun kärkeä lyömällä sitä vasten laatikossa olevaa hyökkääjän nauhaa, lämpötila kuitenkin nousee ja sen myötä reaktionopeus, kunnes se palaa kuumalla liekillä. Yleensä, mitä enemmän nostat eksotermisen reaktion lämpötilaa, sitä nopeammin se menee.
tasapaino
Suurin osa kemiallisista reaktioista voi kulkea molempiin suuntiin, mikä tarkoittaa, että ne voivat kulkea eteenpäin ja muuntaa reagenssit tuotteiksi tai suorittaa käänteisesti ja muuntaa tuotteet reagensseiksi. Kun reaktio kulkee eteenpäin, reagenssit loppuvat vähitellen, kun tuotteet alkavat kertyä, joten eteenpäin suuntautuva reaktio hidastuu, kun käänteinen reaktio nopeutuu. Lopulta eteenpäin- ja käänteisten reaktioiden nopeudet ovat samat, joten vaikka reaktio jatkuu, tuotteiden ja reagenssien määrät eivät muutu. Tätä vakaa tilaa kutsutaan tasapainoksi.
Le Chateliers -periaate
Reagoivien aineiden suhde tuotteisiin tasapainossa riippuu spesifisestä kemiallisesta reaktiosta. Esimerkiksi tulen kaltaiselle, esimerkiksi vähän, jos jokin reagenssista jää tasapainoon, kun taas typen ja vedyn välisessä reaktiossa ammoniakin muodostamiseksi, paljon reagensseja voi jäädä tasapainoon. Le Chateliers -periaatteessa sanotaan periaatteessa, että kaikki kemialliset järjestelmät haluavat päästä tasapainoon ja pysyä siinä. Jos lisäät reaktiotuotteita kemialliseen järjestelmään tasapainossa, voit odottaa, että jokin määrä tuotetta muuttuu reagensseiksi, kun taas lisäämällä reagensseja jokin määrä reagensseja muuttuu tuotteiksi niin, että tasapaino säilyy.
Lämpö ja tasapaino
Eksotermisessä reaktiossa lämpö on olennaisesti reaktion tuote. Le Chateliers -periaatteen mukaisesti, jos nostat lämpötilaa, lisäät tuotteiden määrää ja siten siirrät tasapainon tasapainoa takaisin reagensseja kohti, mikä tarkoittaa, että tasapainotilaan jää enemmän reagensseja. Mitä korkeampi lämpötila menee, sitä enemmän tasapaino tasapainossa siirtyy takaisin kohti reagensseja. Kuuluisa esimerkki on vedyn ja typen välinen reaktio ammoniakin valmistamiseksi. Reaktio on niin hidas huoneenlämpötilassa, ettei mitään tapahdu. Jos kuitenkin nostat lämpötilaa reaktion nopeuttamiseksi, tasapaino tasapainossa muuttuu takaisin kohti reagensseja, ja ammoniakkia syntyy hyvin vähän.