Μέσος και Στιγμιαίος Ρυθμός

Σε οποιαδήποτε χημική αντίδραση, ο ρυθμός αντίδρασης είναι ο ρυθμός με τον οποίο αυξάνεται ή μειώνεται η συγκέντρωση ή ο ρυθμός με τον οποίο αλλάζει η μάζα.

Ο ρυθμός αντίδρασης αναφέρεται στον ρυθμό αντίδρασης σε μια χημική αντίδραση. Ο ρυθμός αντίδρασης μιας χημικής αντίδρασης ορίζεται ως ο ρυθμός μεταβολής της μάζας του αντιδρώντος, διαιρεμένος με τον ρυθμό μεταβολής της μάζας του προϊόντος. Για παράδειγμα, για να προσδιορίσετε τον ρυθμό αντίδρασης για μια στοιχειώδη αντίδραση, πρέπει να γνωρίζετε τις αρχικές και τελικές συγκεντρώσεις του αντιδρώντος (η μάζα του αντιδρώντος), τις αρχικές και τελικές συγκεντρώσεις του προϊόντος (η μάζα του προϊόντος) και τη θερμότητα του αντίδραση.

Σε αυτό το άρθρο, θα μάθουμε για τους παράγοντες που επηρεάζουν τον ρυθμό αντίδρασης και τα παραδείγματά του.

Παράγοντες που επηρεάζουν τον ρυθμό αντίδρασης

Μέσος ρυθμός αντίδρασης 

Ο μέσος ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης είναι η ταχύτητα με την οποία συμβαίνει ανά μονάδα χρόνου. Ο μέσος ρυθμός αντίδρασης είναι η μέση ταχύτητα με την οποία μια ουσία θα καεί ή θα αντιδράσει με έναν καταλύτη.

Στιγμιαίος ρυθμός αντίδρασης

Ο στιγμιαίος ρυθμός αντίδρασης είναι ο ρυθμός με τον οποίο συμβαίνει η αντίδραση σε κάθε δεδομένη στιγμή. Συχνά δίνεται ως προς την ταχύτητα με την οποία λαμβάνει χώρα η αντίδραση σε έναν δεδομένο όγκο διαλύματος ανά μονάδα χρόνου, όπως mole ανά λίτρο ανά δευτερόλεπτο ή κιλά ανά λίτρο ανά δευτερόλεπτο.

Θερμοκρασία

Σε μια τυπική χημική αντίδραση, ο ρυθμός της αντίδρασης είναι μια εκθετική συνάρτηση της θερμοκρασίας. Αυτό ονομάζεται μερικές φορές νόμος Arrhenius, από τον Σουηδό επιστήμονα που πρότεινε την πρώτη εκδοχή του. Η επίδραση της θερμοκρασίας στον ρυθμό αντίδρασης μπορεί να εξηγηθεί από την εξίσωση Arrhenius, η οποία λαμβάνει υπόψη τις αλλαγές στους συντελεστές δραστηριότητας.

Η ιδέα του Arrhenius είναι ότι ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης είναι ανάλογος με τα προϊόντα των αντιδρώντων και την απόλυτη θερμοκρασία. Για ένα ιδανικό αέριο, η ενέργεια κατανέμεται ομοιόμορφα μεταξύ όλων των σωματιδίων, επομένως όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η κινητική ενέργεια. Ως αποτέλεσμα, τα μόρια συγκρούονται πιο συχνά και κατά συνέπεια πιο συχνά.

Αριθμός αντιδρώντων

Ο ρυθμός της αντίδρασης αυξάνεται με τον αριθμό των αντιδρώντων. Η ταχύτητα της αντίδρασης μπορεί να αυξηθεί με μια αλλαγή στην ποσότητα της χημικής ενέργειας που εισάγεται στο σύστημα. Λόγω της ποσότητας ενέργειας που εμπλέκεται, ο ρυθμός αντίδρασης είναι πολύ μεγαλύτερος σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Επομένως, ο ρυθμός αντίδρασης είναι ανάλογος με τον αριθμό των αντιδρώντων.

Πίεση

Ένα αέριο που είναι λιγότερο αντιδραστικό από τον αέρα αυξάνει την πίεση που απαιτείται για τη συμπίεσή του. Καθώς η πίεση αυξάνεται, αυξάνεται και ο ρυθμός με τον οποίο λαμβάνει χώρα μια αντίδραση. Αυτή η επίδραση φαίνεται επίσης στους ρυθμούς αντίδρασης ορισμένων στερεών ουσιών. Στην περίπτωση των στερεών, η πίεση έχει μικρή επίδραση στην αντίδραση καθώς τα άτομα είναι πιο σφιχτά συνδεδεμένα και επομένως δεν κινούνται τόσο εύκολα.

Σχήμα και μέγεθος του καταλύτη

Ο καταλύτης είναι μια ουσία που επιταχύνει τον ρυθμό αντίδρασης. Το μέγεθος των σωματιδίων επηρεάζει τον ρυθμό αντίδρασης, καθώς μπορεί να προκαλέσει αργή ή γρήγορη αντίδραση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όσο μικρότερος είναι ο καταλύτης, τόσο μεγαλύτερη είναι η επαφή μεταξύ αντιδρώντος και καταλύτη.

Μέσο αντίδρασης

Οι ρυθμοί αντίδρασης του αντιδρώντος με την παρουσία των καταλυτών είναι διαφορετικοί. Ελλείψει καταλυτών, η αντίδραση δεν συμβαίνει. Σε ένα όξινο μέσο, ​​η αντίδραση είναι αργή και χρειάζεται πολύς χρόνος για να ολοκληρωθεί. Παρουσία του καταλύτη, η αντίδραση προχωρά πολύ γρήγορα. Η εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από το μέσο αντίδρασης εξαρτάται από τα αντιδρώντα. Όταν τα αντιδρώντα είναι υγρά, ο ρυθμός αντίδρασης είναι ο υψηλότερος. Ο ρυθμός αντίδρασης είναι χαμηλότερος όταν τα αντιδρώντα είναι σε στερεή κατάσταση.

Τύπος συστήματος

Σε ένα κλειστό σύστημα, ο ρυθμός αντίδρασης είναι ταχύτερος από ότι σε ένα ανοιχτό σύστημα. Αυτό συμβαίνει επειδή, σε ένα ανοιχτό σύστημα, το αντιδραστήριο δεν μπορεί να έρθει σε επαφή με τον καταλύτη τόσο εύκολα όσο σε ένα κλειστό σύστημα. Όταν η αντίδραση είναι σε κλειστό σύστημα, το αντιδραστήριο και ο καταλύτης περιβάλλονται από ένα προστατευτικό στρώμα. Όταν το αντιδραστήριο φτάσει στον καταλύτη, πρέπει να περάσει από το προστατευτικό στρώμα για να μπορέσει να αντιδράσει με τον καταλύτη.

Χρόνος αντίδρασης 

Ο ρυθμός αντίδρασης είναι ευθέως ανάλογος του χρόνου αντίδρασης. Ένας μεγαλύτερος χρόνος αντίδρασης οδηγεί σε μείωση της συνολικής αντίδρασης. Ο ρυθμός μιας αντίδρασης εξαρτάται από το χρόνο που χρειάζεται για να αντιδράσει. Σε ένα πείραμα μετράται ο ρυθμός της αντίδρασης. Ο ρυθμός με τον οποίο συμβαίνει μια αντίδραση μπορεί να θεωρηθεί ως συνάρτηση του χρόνου.

Συγκέντρωση

Σε σταθερή θερμοκρασία, η εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τη συγκέντρωση είναι μια γραμμική συνάρτηση της συγκέντρωσης του αντιδρώντος. Με άλλα λόγια, η ποσότητα της αντίδρασης είναι ευθέως ανάλογη με τη συγκέντρωση του αντιδρώντος και την ταχύτητα αντίδρασης.

Διαλυτότητα

Ο πιο σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τον ρυθμό αντίδρασης είναι η διαλυτότητα της ένωσης. Ο ρυθμός είναι ευθέως ανάλογος με την ποσότητα του διαλύτη που προστίθεται στην αντίδραση. Εάν η ποσότητα του διαλύτη είναι πολύ μικρή, η αντίδραση δεν θα συμβεί. Καθώς αυξάνεται η ποσότητα του διαλύτη, ο ρυθμός αντίδρασης θα μειωθεί.

Συμπέρασμα

Ο ρυθμός αντίδρασης είναι ο ρυθμός με τον οποίο συμβαίνει μια αντίδραση. Γενικά, ο ρυθμός αντίδρασης είναι ο ρυθμός με τον οποίο συμβαίνει μια χημική αλλαγή. Όταν μιλάμε για το ρυθμό αντίδρασης μιας χημικής αντίδρασης, είναι ο ρυθμός με τον οποίο συμβαίνει η αντίδραση ανά μονάδα χρόνου. Ο ρυθμός αντίδρασης επηρεάζεται από τα αντιδρώντα, τις συνθήκες αντίδρασης και τους καταλύτες. Αυτοί οι παράγοντες που επηρεάζουν τον ρυθμό αντίδρασης είναι σημαντικοί. Ο ρυθμός αντίδρασης εξαρτάται από τις σχετικές ποσότητες των αντιδρώντων και των καταλυτών, τη θερμοκρασία και την πίεση (πόσο σφιχτά είναι συσκευασμένα τα αντιδρώντα μεταξύ τους). Ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων μπορεί να επηρεαστεί από τη θερμοκρασία, το pH και τη συγκέντρωση των αντιδρώντων και των προϊόντων.