Faktori, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu

Geirs Pettersens/Getty Images

Ir lietderīgi paredzēt, vai darbība ietekmēs ķīmiskās reakcijas norises ātrumu. Ķīmiskās reakcijas ātrumu var ietekmēt vairāki faktori.

Kopumā faktors, kas palielina sadursmju skaitu starp daļiņām, palielina reakcijas ātrumu, un faktors, kas samazina sadursmju skaitu starp daļiņām, samazina daļiņu sadursmju skaitu. ķīmiskā reakcija likme.

Reaģentu koncentrācija

Augstāka reaģentu koncentrācija rada efektīvākas sadursmes laika vienībā, kas izraisa paaugstinātu reakcijas ātrumu (izņemot nulles kārtas reakcijas). Tāpat augstāka produktu koncentrācija mēdz būt saistīta ar zemāku reakcijas ātrums .

Izmantojiet daļējs spiediens reaģentu gāzveida stāvoklī kā to koncentrācijas mērauklu.

Temperatūra

Parasti temperatūras paaugstināšanos pavada reakcijas ātruma palielināšanās. Temperatūra ir mērs kinētiskā enerģija sistēmas, tāpēc augstāka temperatūra nozīmē lielāku molekulu vidējo kinētisko enerģiju un vairāk sadursmju laika vienībā.

Vispārīgs noteikums lielākajai daļai (ne visām) ķīmiskajām reakcijām ir tāds, ka reakcijas norises ātrums aptuveni dubultosies par katru temperatūras paaugstināšanos par 10 grādiem pēc Celsija. Kad temperatūra sasniedz noteiktu punktu, dažas ķīmiskās sugas var tikt mainītas (piemēram, proteīnu denaturēšana) un ķīmiskā reakcija palēnināsies vai apstāsies.

Vidēja vai vielas stāvoklis

Likme a ķīmiskā reakcija ir atkarīgs no vides, kurā notiek reakcija. Var būt atšķirība, vai barotne ir ūdens vai organiska; polārs vai nepolārs; vai šķidra, cieta vai gāzveida.

Reakcijas ar šķidrumiem un īpaši cietām vielām ir atkarīgas no pieejamās virsmas laukuma. Cietām vielām reaģentu forma un izmērs būtiski ietekmē reakcijas ātrumu.

Katalizatoru un konkurentu klātbūtne

Katalizatori (piemēram, fermenti) pazemina ķīmiskās reakcijas aktivācijas enerģiju un palielina ķīmiskās reakcijas ātrumu, tos neizmantojot procesā.

Katalizatori darbojas, palielinot reaģentu sadursmju biežumu, mainot reaģentu orientāciju, lai vairāk sadursmju būtu efektīvas, samazinot intramolekulāro saiti reaģentu molekulās vai ziedojot reaģentiem elektronu blīvumu. Katalizatora klātbūtne palīdz reakcijai ātrāk virzīties līdzsvaram.

Papildus katalizatoriem reakciju var ietekmēt arī citas ķīmiskās sugas. Ūdeņraža jonu skaits (ūdens šķīdumu pH) var mainīt a reakcijas ātrums . Citas ķīmiskās sugas var sacensties par reaģentu vai mainīt orientāciju, saiti, elektronu blīvums utt., tādējādi samazinot reakcijas ātrumu.

Spiediens

Palielinot reakcijas spiedienu, palielinās iespējamība, ka reaģenti mijiedarbosies viens ar otru, tādējādi palielinot reakcijas ātrumu. Kā jūs varētu sagaidīt, šis faktors ir svarīgs reakcijām, kas saistītas ar gāzēm, nevis nozīmīgs faktors ar šķidrumiem un cietām vielām.

Sajaukšana

Reaģentu sajaukšana palielina to mijiedarbības spēju, tādējādi palielinot ķīmiskās reakcijas ātrumu.

Faktoru kopsavilkums

Zemāk esošajā diagrammā ir apkopoti galvenie faktori, kas ietekmē reakcijas ātrumu. Parasti ir maksimālais efekts, pēc kura faktora maiņa nedos nekādu efektu vai palēninās reakciju. Piemēram, temperatūras paaugstināšana pāri noteiktam punktam var denaturēt reaģentus vai izraisīt tiem pilnīgi atšķirīgu ķīmisko reakciju.

Faktors	Ietekmē reakcijas ātrumu
temperatūra	temperatūras paaugstināšanās palielina reakcijas ātrumu
spiedienu	pieaugošais spiediens palielina reakcijas ātrumu
koncentrācija	šķīdumā, palielinot reaģentu daudzumu, palielinās reakcijas ātrums
vielas stāvoklis	gāzes reaģē vieglāk nekā šķidrumi, kas reaģē ātrāk nekā cietas vielas
katalizatori	katalizators samazina aktivācijas enerģiju, palielinot reakcijas ātrumu
sajaucot	reaģentu sajaukšana uzlabo reakcijas ātrumu