Περιεχόμενο
Ορισμένες χημικές αντιδράσεις - όπως καύση ξύλου ή εκρήγνυται TNT - απελευθερώνουν θερμότητα στο περιβάλλον τους. Οι χημικοί ονομάζουν αυτές τις εξώθερμες αντιδράσεις.Η αύξηση της θερμοκρασίας επηρεάζει μια εξωθερμική αντίδραση με δύο διαφορετικούς τρόπους: με την αλλαγή του ρυθμού αντίδρασης και με την αλλαγή της ισορροπίας μεταξύ προϊόντων και αντιδραστηρίων στο τέλος της αντίδρασης.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Σε γενικές γραμμές, η αντίδρασή σας θα επιταχυνθεί επειδή μια υψηλότερη θερμοκρασία σημαίνει περισσότερη θερμότητα και ενέργεια στο σύστημά σας. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να μετατοπίσει την ισορροπία και να αποτρέψει την εμφάνιση κάποιων από τις αντιδράσεις σας.
Συντελεστές αντίδρασης
Σχεδόν όλες οι αντιδράσεις γίνονται πιο γρήγορα καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία - περιλαμβάνονται εξωθερμικές αντιδράσεις. Η αντίδραση μεταξύ του οξυγόνου στον αέρα και των χημικών στην κορυφή ενός αγώνα, για παράδειγμα, είναι τόσο αργή σε θερμοκρασία δωματίου που δεν φαίνεται να συμβαίνει τίποτα. Όταν θερμαίνετε την άκρη του αγώνα με το χτύπημά του ενάντια στη ταινία επιθέτησης στο κιβώτιο, ωστόσο, η θερμοκρασία αυξάνεται και μαζί της η ταχύτητα της αντίδρασης μέχρι να καεί με μια θερμή φλόγα. Γενικά, όσο περισσότερο αυξάνετε τη θερμοκρασία μιας εξώθερμης αντίδρασης, τόσο πιο γρήγορα θα πάει.
Ισορροπία
Οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις μπορούν να προχωρήσουν και στους δύο τρόπους, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να προχωρήσουν προς τα εμπρός και να μετατρέψουν τα αντιδραστήρια σε προϊόντα ή να τρέξουν αντίστροφα και να μετατρέψουν τα προϊόντα σε αντιδραστήρια. Καθώς η αντίδραση τρέχει προς τα εμπρός, τα αντιδραστήρια βαθμιαία εξαντλούνται ενώ τα προϊόντα αρχίζουν να συσσωρεύονται, οπότε η πρόσθια αντίδραση επιβραδύνεται ενώ η αντίστροφη αντίδραση επιταχύνεται. Τελικά οι ρυθμοί των αντιδράσεων προς τα εμπρός και προς τα πίσω είναι οι ίδιοι, έτσι ώστε αν και η αντίδραση συνεχίζεται, οι ποσότητες των προϊόντων και των αντιδραστηρίων δεν αλλάζουν. Αυτή η σταθερή κατάσταση ονομάζεται ισορροπία.
Αρχή Le Chateliers
Η αναλογία αντιδραστηρίων σε προϊόντα σε ισορροπία εξαρτάται από την ειδική χημική αντίδραση. Για κάτι σαν πυρκαγιά, για παράδειγμα, λίγα αν οποιοδήποτε από τα αντιδραστήρια αφήνεται σε ισορροπία, ενώ για κάτι σαν την αντίδραση μεταξύ αζώτου και υδρογόνου για να δημιουργηθεί αμμωνία, πολλά αντιδραστήρια μπορεί να παραμείνουν σε ισορροπία. Η αρχή Le Chateliers λέει βασικά ότι όλα τα χημικά συστήματα θέλουν να φτάσουν και να παραμείνουν σε ισορροπία. Εάν προσθέσετε προϊόντα αντίδρασης σε ένα χημικό σύστημα σε ισορροπία, μπορείτε να περιμένετε ότι κάποια ποσότητα προϊόντος θα μετατραπεί σε αντιδραστήρια, ενώ εάν προσθέσετε αντιδραστήρια, κάποια ποσότητα αντιδραστηρίων θα μετατραπεί σε προϊόντα έτσι ώστε να διατηρηθεί η ισορροπία.
Θερμότητας και ισορροπίας
Για μια εξώθερμη αντίδραση, η θερμότητα είναι ουσιαστικά ένα προϊόν της αντίδρασης. Σύμφωνα με την αρχή Le Chateliers, εάν αυξήσετε τη θερμοκρασία αυξάνετε την ποσότητα των προϊόντων και έτσι μετατοπίζετε την ισορροπία σε ισορροπία πίσω προς τα αντιδραστήρια, πράγμα που σημαίνει ότι θα παραμείνουν περισσότερα ισόρροπα αντιδραστήρια στην ισορροπία. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερο η ισορροπία στην ισορροπία μετατοπίζεται προς τα αντιδραστήρια. Ένα διάσημο παράδειγμα είναι η αντίδραση μεταξύ υδρογόνου και αζώτου για την παραγωγή αμμωνίας. Η αντίδραση είναι τόσο αργή σε θερμοκρασία δωματίου που δεν συμβαίνει τίποτα. Εάν αυξήσετε τη θερμοκρασία για να επιταχύνετε την αντίδραση, η ισορροπία στην ισορροπία μετατοπίζεται προς τα αντιδραστήρια και παράγεται πολύ μικρή ποσότητα αμμωνίας.