science >> Wetenschap >  >> Chemie

Welke factoren beïnvloeden de snelheid van een chemische reactie?

Verschillende factoren kunnen de snelheid van een chemische reactie beïnvloeden, waaronder druk, temperatuur, concentratie en de aanwezigheid van katalysatoren. Deze factoren zijn belangrijk voor professionele chemici, van wie velen hun brood verdienen door de snelheid en efficiëntie van chemische reacties in de industrie, wetenschap en geneeskunde te verbeteren.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Druk, temperatuur, concentratie en de aanwezigheid van katalysatoren kunnen de snelheid van chemische reacties beïnvloeden.
Druk van gassen

Voor reacties waarbij gassen betrokken zijn, beïnvloedt de druk de reactiesnelheid sterk. Met toenemende druk neemt de vrije ruimte tussen moleculen af. De kans op botsingen tussen moleculen neemt toe, dus de reactiesnelheid neemt toe. Het omgekeerde is waar wanneer je de druk verlaagt.
Concentratie van oplossingen

Bij reacties waarbij oplossingen betrokken zijn, heeft de concentratie van de stoffen in de oplossing direct invloed op de snelheid: hogere concentraties leiden tot snellere reacties. De reden is vrijwel hetzelfde als voor druk en gassen; moleculen in een sterk geconcentreerde oplossing zijn dichter op elkaar gepakt, en de kans dat ze botsen en reageren met andere moleculen neemt toe.
Warmte en koude

Temperatuur beïnvloedt sterk de snelheid van bijna alle chemische reacties. Wanneer objecten heter worden, trillen de moleculen sterker en hebben ze meer kans om op elkaar te botsen en te reageren. Bij zeer koude temperaturen zijn moleculaire trillingen erg zwak en komen reacties zelden voor. Temperatuureffecten werken echter over een beperkt bereik; wanneer stoffen te heet worden, kunnen ongewenste reacties plaatsvinden. Stoffen kunnen smelten, verbranden of andere ongewenste veranderingen ondergaan.
Blootgesteld oppervlak

Een reactie tussen een vloeistof en een vaste stof wordt beperkt door het vermogen van de moleculen in de vloeistof om die van de vaste stof te bereiken. Het buitenoppervlak van de vaste stof is alles wat de vloeistof "ziet"; de buitenste lagen voorkomen reacties met de vloeistof totdat ze oplossen. Bijvoorbeeld, voor een klomp metaal die in een beker zuur valt, beïnvloedt het zuur eerst alleen de buitenste delen van de klomp; de binnenste delen reageren alleen wanneer de buitenste delen oplossen. Aan de andere kant reageert een gelijke hoeveelheid metaalpoeder sneller op het zuur, omdat de poedervorm meer van het metaal blootstelt. Hetzelfde geldt voor reacties tussen gassen en vaste stoffen, en in mindere mate tussen vloeistoffen. Reacties tussen gassen zijn daarentegen niet beperkt door het oppervlak, aangezien alle moleculen worden blootgesteld en vrij kunnen bewegen.
Katalysatoren en activeringsenergie

Een katalysator is een chemische stof die niet werkt als een product of reactant; in plaats daarvan dient het alleen om de reactie te versnellen. Veel chemische reacties hebben een activeringsenergiebehoefte; de moleculen hebben een energie-"kick" nodig om de reactie te laten plaatsvinden, zoals de vonk die nodig is om de benzine in een automotor te ontsteken. De katalysator vermindert de vereiste activeringsenergie, waardoor meer moleculen onder dezelfde omstandigheden kunnen reageren.
Gevoeligheid voor licht

Sommige chemische stoffen zijn lichtgevoelig; bepaalde golflengten van licht voegen energie toe aan reacties en versnellen deze enorm. Polystyreen en andere kunststoffen zijn bijvoorbeeld gevoelig voor de in zonlicht aanwezige ultraviolette golven. Het ultraviolet breekt de bindingen tussen de atomen in het plastic af, waardoor het na verloop van tijd verslechtert. Chlorofyl en andere organische moleculen zijn ook gevoelig voor licht, waardoor planten nuttige biomoleculen kunnen produceren uit kooldioxide in de lucht; de hoeveelheid licht is rechtstreeks van invloed op de gezondheid van de plant.