science >> Wetenschap >  >> Chemie

Vijf factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden

De snelheid van een reactie is een zeer belangrijke overweging in de chemie, vooral wanneer reacties van industrieel belang zijn. Een reactie die nuttig lijkt maar te langzaam verloopt, zal niet helpen bij het maken van een product. De omzetting van diamant in grafiet, bijvoorbeeld, wordt begunstigd door de thermodynamica, maar gaat gelukkig bijna onmerkbaar verder. Omgekeerd kunnen reacties die te snel bewegen soms gevaarlijk worden. De reactiesnelheid wordt geregeld door meerdere factoren, die allemaal kunnen worden gevarieerd onder gecontroleerde omstandigheden.

Temperatuur

In bijna alle gevallen verhoogt de temperatuurverhoging van chemicaliën de reactiesnelheid. Deze reactie is het gevolg van een factor die bekend staat als "activeringsenergie". De activeringsenergie voor een reactie is de minimale energie die twee moleculen nodig hebben om met voldoende kracht te kunnen botsen om te reageren. Naarmate de temperatuur stijgt, bewegen moleculen krachtiger, en meer van hen hebben de vereiste activeringsenergie, waardoor de reactiesnelheid toeneemt. Een zeer ruwe vuistregel is dat de snelheid van een reactie verdubbelt bij elke 10 graden Celsius temperatuurstijging.

Concentratie en druk

Wanneer chemische reagentia zich in dezelfde staat bevinden - beide opgelost in een vloeistof, bijvoorbeeld, beïnvloedt de concentratie van de reactanten typisch de reactiesnelheid. Het verhogen van de concentratie van één of meer reactanten zal normaal de reactiesnelheid in enige mate verhogen, omdat er meer moleculen zullen zijn om per tijdseenheid te reageren. De mate waarin de reactie versnelt, hangt af van de specifieke "volgorde" van de reactie. In gasfasereacties verhoogt het verhogen van de druk vaak de reactiesnelheid op een vergelijkbare manier.

Medium

Het specifieke medium dat wordt gebruikt om de reactie te bevatten, kan soms een effect hebben op de reactiesnelheid. Veel reacties vinden plaats in een of ander oplosmiddel en het oplosmiddel kan de reactiesnelheid verhogen of verlagen, afhankelijk van hoe de reactie plaatsvindt. Je kunt reacties versnellen waarbij een geladen tussendoortje betrokken is, bijvoorbeeld door een zeer polair oplosmiddel zoals water te gebruiken, dat die soort stabiliseert en de vorming en daaropvolgende reactie bevordert.

Katalysatoren

Katalysatoren werken om de snelheid van een reactie te verhogen. Een katalysator werkt door het normale fysieke mechanisme van de reactie te veranderen in een nieuw proces, dat minder activeringsenergie vereist. Dit betekent dat bij elke gegeven temperatuur meer moleculen die lagere activeringsenergie zullen bezitten en zullen reageren. Katalysatoren brengen dit op verschillende manieren tot stand, hoewel een van de processen erin bestaat dat de katalysator fungeert als een oppervlak waar chemische soorten worden geabsorbeerd en in een gunstige positie worden gehouden voor daaropvolgende reacties.

Oppervlakte

Voor reacties waarbij één of meer vaste, bulkfase-reactanten betrokken zijn, kan het blootgestelde oppervlak van die vaste fase de snelheid beïnvloeden. Het effect dat normaal gezien wordt waargenomen, is dat hoe groter het blootgestelde oppervlak, hoe sneller de snelheid. Dit gebeurt omdat een bulkfase geen concentratie als zodanig heeft en dus alleen op het blootgestelde oppervlak kan reageren. Een voorbeeld is het roesten of oxideren van een ijzeren staaf, die sneller zal gaan als meer oppervlak van de balk wordt blootgesteld.