Τι κάνει την αύξηση της θερμοκρασίας αλλάζει τον ρυθμό των αντιδράσεων;
1. Αυξημένη κινητική ενέργεια:
* Περισσότερες συγκρούσεις: Η υψηλότερη θερμοκρασία σημαίνει ότι τα μόρια κινούνται ταχύτερα και έχουν περισσότερη κινητική ενέργεια. Αυτό οδηγεί σε συχνότερες συγκρούσεις μεταξύ των αντιδραστικών μορίων, αυξάνοντας την πιθανότητα επιτυχημένων συγκρούσεων που οδηγούν σε αντίδραση.
* Περισσότερες ενεργειακές συγκρούσεις: Όχι μόνο τα μόρια συγκρούονται συχνότερα, αλλά επίσης συγκρούονται με μεγαλύτερη δύναμη λόγω της υψηλότερης ενέργειας τους. Αυτό αυξάνει την πιθανότητα οι συγκρούσεις να έχουν αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσουν το εμπόδιο ενεργειακής ενεργοποίησης, το οποίο είναι η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για να συμβεί μια αντίδραση.
2. Ενέργεια ενεργοποίησης:
* χαμηλότερη αναλογία μορίων με επαρκή ενέργεια: Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι σαν ένα "καμάρα" που τα μόρια πρέπει να ξεπεράσουν. Ενώ η υψηλότερη θερμοκρασία δεν μειώνει την ίδια την ενέργεια ενεργοποίησης, αυξάνει το ποσοστό των μορίων που έχουν αρκετή ενέργεια για να την ξεπεράσουν. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η κατανομή των μοριακών ταχυτήτων μετατοπίζεται προς υψηλότερες ενέργειες σε υψηλότερες θερμοκρασίες.
3. Μοριακός προσανατολισμός:
* Ευνοϊκός προσανατολισμός: Ακόμη και με αρκετή ενέργεια, τα μόρια πρέπει να συγκρουστούν σε έναν συγκεκριμένο προσανατολισμό για να συμβεί η αντίδραση. Ενώ η υψηλότερη θερμοκρασία δεν επηρεάζει άμεσα αυτό, ο αυξημένος αριθμός συγκρούσεων και οι πιο ενεργητικές συγκρούσεις καθιστούν πιο πιθανό ότι τα μόρια θα συγκρουστούν στον σωστό προσανατολισμό τουλάχιστον μία φορά.
Η εξίσωση Arrhenius:
Η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και ρυθμού αντίδρασης ποσοτικοποιείται από την εξίσωση Arrhenius:
k =a * exp (-ea/rt)
Οπου:
* k είναι η σταθερά ρυθμού
* A είναι ο προ-εκθετικός παράγοντας (που σχετίζεται με τη συχνότητα των συγκρούσεων)
* Η EA είναι η ενέργεια ενεργοποίησης
* R είναι η ιδανική σταθερά αερίου
* T είναι η θερμοκρασία στο Kelvin
Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι η σταθερά ρυθμού (και επομένως ο ρυθμός αντίδρασης) αυξάνεται εκθετικά με τη θερμοκρασία.
Συνοπτικά:
Η αύξηση της θερμοκρασίας επιταχύνει τις αντιδράσεις από:
* Αύξηση της συχνότητας των συγκρούσεων
* Κάνοντας συγκρούσεις πιο ενεργητικές
* Αύξηση του ποσοστού των μορίων με αρκετή ενέργεια για να ξεπεραστεί το εμπόδιο ενέργειας ενεργοποίησης
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ταχύτερο ρυθμό αντίδρασης.
