- Фактори, що впливають на швидкість реакції
- Розмір частинок речовини
- Фізичний стан речовин
- Концентрація реагенту
- Температура
- Каталізатори
- Список літератури
Швидкість хімічної реакції - це швидкість, з якою відбувається перетворення речовин, званих реагентами, в інші речовини, звані продуктами. Факторів, що впливають на швидкість, може бути кілька; природа реагентів, розмір частинок, фізичний стан речовин …
Реактантами можуть бути атоми або молекули, які стикаються або стикаються між собою, викликаючи розрив зв’язків між ними. Після розриву створюються нові облігації та формуються продукти.
Якщо принаймні один з реагентів повністю витрачається на реакцію, повністю утворюючи продукт, реакція, як кажуть, завершена і протікає лише в одному напрямку.
У деяких випадках утворюються продукти знову стикаються і розривають свої зв’язки, щоб реорганізуватися і знову стати реагентами. Це називається зворотною реакцією.
Обидві реакції відбуваються з різною швидкістю, однак, коли швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції, встановлюється кінетична рівновага, що означає, що реакція знаходиться в рівновазі.
Фактори, що впливають на швидкість реакції
Кожна хімічна реакція підлягає ряду факторів, які викликають швидкість її проходження швидко або повільно. Ми виявляємо реакції, що трапляються за секунди, такі як вибухи та інші, які тривають трохи більше часу, такі як окислення залізного стрижня, розміщеного на відкритому повітрі.
Цими факторами, що впливають на швидкість хімічної реакції, є:
Розмір частинок речовини
Він також відомий як контактна поверхня. Якщо речовини мають велику контактну поверхню, тобто вони дуже компактні, реакція відбувається повільніше, ніж тоді, коли контактна поверхня невелика.
Прикладом є реакція Alka seltzer у таблетці та Alka seltzer у порошку. Alka seltzer - це суміш ацетилсаліцилової кислоти з бікарбонатом натрію, фосфатом кальцію та лимонною кислотою.
Якщо речовини є атомними видами, вони також демонструють різницю їх реакційної здатності через розмір атома та кількість електронів на останньому його рівні.
Завдяки цьому натрій (Na) реагує з водою бурхливо в порівнянні з кальцієм (Са). Аналогічно залізо (Fe) легко окислюється дією водяної пари, що знаходиться у навколишньому повітрі, порівняно зі свинцем (Pb), реакція якого відбувається значно повільніше.
Іонні види мають дуже високу реакційну здатність (низькі швидкості реакції) порівняно з їх нейтральними видами. Таким чином, Mg + 2 є більш реакційноздатним, ніж Mg.
Фізичний стан речовин
Стан агрегації реагентів також впливає на швидкість реакції. У твердому стані частинки (атоми) дуже близькі один до одного, тому рухливість між ними дуже мала, а зіткнення - дуже повільні.
У рідкому стані частинки мають більшу рухливість, що робить реакції швидшими порівняно з твердими.
У газоподібному стані реакція має набагато більшу швидкість, завдяки великому поділу між частинками реагенту.
Щоб збільшити швидкість реакції речовини, її можна розчиняти у воді таким чином, що молекули солюбілізуються і мобільність між ними збільшується.
Концентрація реагенту
Концентрація речовини відноситься до кількості частинок (атомів, іонів або молекул), які знаходяться в заданому обсязі.
У хімічній реакції, якщо частинок багато, кількість зіткнень між ними буде дуже високою, тому швидкість реакції буде високою.
Чим вища концентрація реагентів, тим вище буде швидкість реакції утворення продукту.
Температура
У системі, що складається з реагентів, всі частинки, що входять до її складу, перебувають у русі, або вібрують, як у твердих речовинах, або рухаються у випадку рідин та газів.
В обох випадках спостерігається вібраційна Е та кінетична Е відповідно. Ці енергії прямо пропорційні температурі, при якій знаходиться система.
З підвищенням температури системи зростають молекулярні рухи речовин.
Зіткнення між ними посилюються, достатньо, щоб викликати розрив та утворення зв’язків, долаючи перешкоду, яка є енергією активації Ea.
Зі збільшенням температури системи зростає реактивність і швидкість реакції знижується, отже, швидше.
Каталізатори
Це хімічні речовини, які впливають на хімічну реакцію, або збільшуючи швидкість реакції, або сповільнюючи її. Основна його характеристика полягає в тому, що він не бере участі в хімічній реакції, а це означає, що в кінці реакції її можна виділити з системи.
Прикладом є гідрування ненасиченої органічної сполуки з гідридом алюмінію літію в якості каталізатора:
CH3 - CH = CH - CH3 + H2 CH3 - C2 - CH2 - CH3
У хімічному рівнянні каталізатор розміщується над стрілкою, яка вказує напрям реакції.
При хімічній реакції може статися так, що і каталізатор, і реактиви не знаходяться в одному фізичному стані, цей тип системи відомий як "гетерогенний".
Вони називаються контактними каталізаторами. "Однорідні" каталізатори - це ті, що мають однаковий фізичний стан реагентів і називаються транспортними.
Список літератури
- Левін, І. Фізикохімія. т.2. McGraw-Hill 2004
- Капареллі, Альберто Луїс Основна фізикохімія. Електронна книга.
- Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016) Кінетика хімічних реакцій. Відновлено: zaloamati.azc.uam.mx.
- Енн Марі Гельменстін, к.т.н. Фактори, що впливають на швидкість хімічної реакції. Відновлено: thinkco.com.