Ποια είναι η επίδραση της θερμοκρασίας στις αντιδράσεις των ρυθμών;
Γενική αρχή:
* Η αυξημένη θερμοκρασία γενικά οδηγεί σε ταχύτερο ρυθμό αντίδρασης. Αυτό οφείλεται στη θεωρία σύγκρουσης Και η ενέργεια ενεργοποίησης έννοια.
Θεωρία σύγκρουσης:
* Η αυξημένη θερμοκρασία σημαίνει ότι τα μόρια έχουν περισσότερη κινητική ενέργεια. Κινούνται γρηγορότερα και συγκρούονται συχνότερα.
* Περισσότερες συγκρούσεις σημαίνουν περισσότερες πιθανότητες για αποτελεσματικές συγκρούσεις που οδηγούν στο σχηματισμό προϊόντων.
Ενέργεια ενεργοποίησης:
* Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για να συγκρουστούν αποτελεσματικά τα αντιδραστήρια και να σχηματίσουν προϊόντα.
* Οι υψηλότερες θερμοκρασίες παρέχουν περισσότερα μόρια με αρκετή ενέργεια για να ξεπεραστούν το εμπόδιο ενέργειας ενεργοποίησης. Αυτό σημαίνει ότι περισσότερα μόρια θα αντιδράσουν, οδηγώντας σε ταχύτερο ρυθμό.
Ποσοτική σχέση:
* Η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και ρυθμού περιγράφεται συχνά από την εξίσωση Arrhenius:
`` `
k =a * exp (-ea / rt)
`` `
* k: Σταθερή ταχύτητα (αναλογική προς τον ρυθμό αντίδρασης)
* a: Προ-εκθετικός παράγοντας (που σχετίζεται με τη συχνότητα σύγκρουσης)
* ea: Ενέργεια ενεργοποίησης
* r: Σταθερός
* t: Θερμοκρασία (στο Kelvin)
* Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι η σταθερά ρυθμού (και επομένως ο ρυθμός) αυξάνεται εκθετικά με τη θερμοκρασία.
Άλλες εκτιμήσεις:
* Όλες οι αντιδράσεις επιταχύνονται με θερμοκρασία. Ορισμένες αντιδράσεις είναι εξωθερμική και μπορεί να επιβραδύνεται από υψηλές θερμοκρασίες.
* Η επίδραση της θερμοκρασίας μπορεί να ποικίλει σημαντικά ανάλογα με τη συγκεκριμένη αντίδραση. Ορισμένες αντιδράσεις είναι πολύ ευαίσθητες στις μεταβολές της θερμοκρασίας, ενώ άλλες είναι λιγότερο.
Παραδείγματα:
* μαγείρεμα: Τα τρόφιμα μαγειρεύουν ταχύτερα σε υψηλότερες θερμοκρασίες, επειδή οι χημικές αντιδράσεις που εμπλέκονται στην κατάρρευση των μορίων τροφίμων επιταχύνονται.
* σκουριά: Η σκουριά (η οξείδωση του σιδήρου) είναι ταχύτερη σε ζεστά, υγρά περιβάλλοντα, επειδή η θερμοκρασία και η υγρασία προάγουν την αντίδραση.
* Εκρήξεις: Οι εκρήξεις συχνά περιλαμβάνουν αντιδράσεις που είναι εξαιρετικά ευαίσθητες στη θερμοκρασία και μπορούν να προχωρήσουν πολύ γρήγορα σε υψηλές θερμοκρασίες.
Συνοπτικά, η θερμοκρασία είναι ένας κρίσιμος παράγοντας που επηρεάζει τους ρυθμούς αντίδρασης. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες οδηγούν γενικά σε ταχύτερες αντιδράσεις λόγω της αυξημένης μοριακής κίνησης, των περισσότερων συγκρούσεων και ενός μεγαλύτερου κλάσματος μορίων που υπερβαίνουν το εμπόδιο ενέργειας ενεργοποίησης.
