Sommige chemische reacties - zoals het verbranden van hout of exploderende TNT - geven warmte af aan hun omgeving. Chemici noemen deze exotherme reacties. Het verhogen van de temperatuur beïnvloedt een exotherme reactie op twee verschillende manieren: door de snelheid van de reactie te veranderen en door de balans tussen producten en reactanten aan het einde van de reactie te veranderen.

TL; DR (Te lang; t Lezen)

Over het algemeen zal uw reactie sneller gaan, omdat een hogere temperatuur meer warmte en energie in uw systeem betekent. In sommige gevallen kan het verhogen van de temperatuur echter het evenwicht verschuiven en voorkomen dat een deel van uw reactie optreedt.

Reactiesnelheden

Bijna alle reacties gaan sneller als de temperatuur stijgt - exotherme reacties inbegrepen. De reactie tussen zuurstof in de lucht en de chemicaliën in de punt van een lucifer bijvoorbeeld, is zo traag bij kamertemperatuur dat er niets lijkt te gebeuren. Wanneer je de top van de lucifer opwarmt door hem tegen de slagstrip op de kist te slaan, neemt de temperatuur toe en daarmee ook de snelheid van de reactie totdat deze brandt met een hete vlam. Over het algemeen geldt dat hoe meer je de temperatuur van een exotherme reactie verhoogt, des te sneller het gaat.

Equilibrium

De meeste chemische reacties kunnen beide kanten op, wat betekent dat ze vooruit kunnen rennen en reactanten kunnen omzetten in producten of omgekeerd rennen en producten omzetten in reactanten. Terwijl de reactie naar voren loopt, raken de reactanten geleidelijk uitgeput terwijl de producten beginnen te accumuleren, dus de voorwaartse reactie vertraagt ​​terwijl de omgekeerde reactie versnelt. Uiteindelijk zijn de snelheden van de voorwaartse en omgekeerde reacties hetzelfde, dus hoewel de reactie blijft optreden, veranderen de hoeveelheden producten en reactanten niet. Deze stabiele toestand wordt een evenwicht genoemd.

Principe van Le Chatelier

De verhouding van reactanten tot producten in evenwicht is afhankelijk van de specifieke chemische reactie. Voor zoiets als vuur, bijvoorbeeld, wordt weinig of geen van de reactanten in evenwicht gehouden, terwijl voor zoiets als de reactie tussen stikstof en waterstof om ammoniak te maken, veel reactanten in evenwicht kunnen blijven. Het principe van Le Chatelier zegt in feite dat alle chemische systemen evenwicht willen bereiken en behouden. Als u reactieproducten toevoegt aan een chemisch systeem bij evenwicht, kunt u verwachten dat een bepaalde hoeveelheid van het product zal worden omgezet in reactanten, terwijl als u reagentia toevoegt, een bepaalde hoeveelheid reagentia in producten zal worden omgezet zodat het evenwicht wordt gehandhaafd.

Warmte en evenwicht

Voor een exotherme reactie is warmte in wezen een product van de reactie. In overeenstemming met het principe van Le Chatelier, als je de temperatuur verhoogt, verhoog je de hoeveelheid producten, en dus verschuif je de balans bij evenwicht terug naar reagentia, wat betekent dat er meer reactanten achterblijven bij het evenwicht. Hoe hoger de temperatuur, hoe verder de balans bij evenwicht naar de reactanten verschuift. Een beroemd voorbeeld is de reactie tussen waterstof en stikstof om ammoniak te maken. De reactie is zo traag bij kamertemperatuur dat er niets gebeurt. Als u de temperatuur verhoogt om de reactie te versnellen, verschuift de balans echter bij evenwicht weer naar reactanten en wordt er zeer weinig ammoniak geproduceerd.