Φυσική κατάσταση των αντιδρώντων
Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που επηρεάζουν τον ρυθμό μιας αντίδρασης. Αυτοί οι παράγοντες περιλαμβάνουν χημικούς παράγοντες των αντιδρώντων όπως η φύση του δεσμού, η θερμοδυναμική, η κινητική και φυσικοί παράγοντες όπως η φυσική κατάσταση των αντιδρώντων στην οποία υπάρχουν, θερμοκρασία, πίεση, συγκέντρωση, παρουσία ή απουσία καταλύτη κ.λπ. Προκειμένου να υποστούν μια ισορροπημένη αντίδραση, τόσο οι χημικοί παράγοντες των αντιδρώντων όσο και η φυσική κατάσταση των αντιδρώντων χρειάζονται εξίσου υπόψη.
Για να συμβεί μια αντίδραση, είναι πολύ σημαντικό τα αντιδρώντα να έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Εάν τα αντιδρώντα βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις, αντιδρούν μεταξύ τους μόνο στη διεπιφάνεια. Για να συμβεί μια πλήρης αντίδραση, πρέπει να είναι γνωστή η φύση των συμμετεχόντων αντιδρώντων.
Είναι σημαντικό να αναφέρουμε τη φυσική κατάσταση των αντιδρώντων όταν υποδηλώνουμε μια χημική αντίδραση. Αυτό διασφαλίζει ότι ο αναγνώστης κατανοεί τις φάσεις των αντιδρώντων, την εφαρμοζόμενη πίεση και θερμοκρασία, τον ρόλο του καταλύτη στην αντίδραση και άλλες βασικές παραμέτρους. Στις περισσότερες από τις αντιδράσεις αναφέρονται κοινές σημειώσεις όπως (s) για στερεά, (l) για υγρά, (g) για αέρια και (aq) για υδατικό μέσο. Αυτά δηλώνουν τις φάσεις της αντίδρασης. Εκτός από αυτό, οι πληροφορίες θερμοκρασίας, πίεσης και καταλύτη αναφέρονται στο βέλος που κατευθύνεται προς το προϊόν. Εάν η αντίδραση είναι αναστρέψιμη και μπορεί να προχωρήσει και προς τις δύο κατευθύνσεις, τότε χρησιμοποιούνται δύο μισές κεφαλές βέλους (⇌), ενώ εάν η αντίδραση είναι μη αναστρέψιμη και προχωρά μόνο προς μία κατεύθυνση, δηλαδή προς τα εμπρός, τότε ένα μόνο βέλος (→) κατευθύνεται προς την χρησιμοποιείται προϊόν.
Σημείωση που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της φυσικής κατάστασης των αντιδρώντων
| Σύμβολο/Σημείωση | Σημασία |
| s | Στερεά |
| l | Υγρό |
| g | Αέριο |
| aq | Υδατικό |
| ppt | Καθίζηση |
| Δ | Θερμότητα |
| T | Θερμοκρασία σε βαθμούς/Kelvin |
| ↑ | Θερμότητα/αέρια εκλύονται στο σύστημα |
Φυσικοί παράγοντες που επηρεάζουν τις αντιδράσεις
Θερμοκρασία των αντιδρώντων
Οι αντιδράσεις συνήθως συμβαίνουν ταχύτερα όταν η θερμοκρασία της αντίδρασης αυξάνεται. Μπορεί να χρησιμοποιούσαμε φούρνους, καυστήρες και εστίες στο εργαστήριο για να επιταχύνουμε την αντίδραση. Από την άλλη πλευρά, η διάρκεια ζωής των τροφίμων που διατηρούνται στο ψυγείο αυξάνεται καθώς η διαδικασία αποσύνθεσης γίνεται πιο αργή. Ο ρυθμός της αντίδρασης διπλασιάζεται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία της αντίδρασης.
Συγκέντρωση των αντιδρώντων
Η συγκέντρωση μιας αντίδρασης είναι ευθέως ανάλογη με την ταχύτητα της αντίδρασης. Εάν η συγκέντρωση του αντιδρώντος διπλασιαστεί, η αντίδραση θα συμβεί πιο γρήγορα. Για παράδειγμα, το ανθρακικό ασβέστιο αλλοιώνεται γρήγορα παρουσία διοξειδίου του θείου. Καθώς η συγκέντρωση του διοξειδίου του θείου στον αέρα αυξάνεται, η ποσότητα του ανθρακικού ασβεστίου που υφίσταται αλλοίωση διπλασιάζεται. Εξετάστε την ακόλουθη αντίδραση:
Το θειικό οξύ που χρησιμοποιείται σε αυτήν την αντίδραση προέρχεται από το διοξείδιο του θείου της ατμόσφαιρας που αντιδρά με την υγρασία για να σχηματίσει θειικό οξύ.
Καταλύτης
Οποιαδήποτε ουσία αυξάνει τον ρυθμό αντίδρασης ή μειώνει τη θερμοκρασία ή την πίεση που απαιτείται στην αντίδραση χωρίς η ίδια να καταναλωθεί στην αντίδραση ονομάζεται καταλύτης. Η παρουσία ενός καταλύτη παίζει σημαντικό ρόλο στην επιτάχυνση της αντίδρασης. Εξετάστε την ακόλουθη αντίδραση:
Στην παραπάνω αντίδραση, η αναγωγή του χλωρικού καλίου σε χλωριούχο κάλιο είναι ταχύτερη λόγω της παρουσίας οξειδίου του μαγγανίου. Εάν παρατηρήσουμε την αντίδραση, ο καταλύτης διατηρείται στο τέλος της αντίδρασης, υποδεικνύοντας ότι είναι θετικός καταλύτης.
Εμβαδόν επιφάνειας του αντιδρώντος
Η επιφάνεια είναι μια άλλη σημαντική παράμετρος που βοηθά στην ταχύτερη αντίδραση. Είναι ευθέως ανάλογο με την ταχύτητα της αντίδρασης. Για παράδειγμα, εάν τα στερεά και τα αέρια αντιδρώντα αναμειχθούν μεταξύ τους, μόνο τα επιφανειακά μόρια του στερεού θα αλληλεπιδράσουν με τα μόρια του αερίου και όχι τα μόρια που υπάρχουν στον πυρήνα. Αλλά αν το ίδιο στερεό απλωθεί σε μια επίπεδη επιφάνεια, περισσότερα μόρια θα έχουν αλληλεπίδραση με τα αέρια.
Συμπέρασμα
Ενώ υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που θεωρούνται για την εκδήλωση μιας αντίδρασης, η φυσική κατάσταση των αντιδρώντων παίζει σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό του ρυθμού με τον οποίο προχωρά η αντίδραση. Ορισμένοι από αυτούς τους παράγοντες όπως η θερμοκρασία, ο καταλύτης, η συγκέντρωση και το εμβαδόν επιφάνειας, με σχετικά παραδείγματα, έχουν συζητηθεί σε αυτήν την ενότητα.
