Czynniki wpływające na szybkość reakcji chemicznej

Geir Pettersen/Getty Images

Przydatna jest możliwość przewidzenia, czy dane działanie wpłynie na szybkość, z jaką przebiega reakcja chemiczna. Kilka czynników może wpływać na szybkość reakcji chemicznej.

Ogólnie rzecz biorąc, czynnik zwiększający liczbę zderzeń między cząstkami zwiększy szybkość reakcji, a czynnik zmniejszający liczbę zderzeń między cząstkami zmniejszy Reakcja chemiczna wskaźnik.

Stężenie reagentów

Wyższe stężenie reagentów prowadzi do bardziej efektywnych zderzeń w jednostce czasu, co prowadzi do zwiększonej szybkości reakcji (z wyjątkiem reakcji zerowego rzędu). Podobnie wyższe stężenie produktów wiąże się z niższym szybkość reakcji .

Użyj Ciśnienie cząstkowe reagentów w stanie gazowym jako miara ich stężenia.

Temperatura

Zwykle wzrostowi temperatury towarzyszy wzrost szybkości reakcji. Temperatura jest miarą energia kinetyczna układu, więc wyższa temperatura implikuje wyższą średnią energię kinetyczną cząsteczek i więcej zderzeń w jednostce czasu.

Ogólna zasada dla większości (nie wszystkich) reakcji chemicznych jest taka, że ​​szybkość, z jaką reakcja przebiega, będzie w przybliżeniu podwajać się na każde 10 stopni Celsjusza wzrostu temperatury. Gdy temperatura osiągnie określony punkt, niektóre związki chemiczne mogą ulec zmianie (np. denaturacja białek), a Reakcja chemiczna zwolni lub zatrzyma się.

Średni lub stan materii

Stawka Reakcja chemiczna zależy od ośrodka, w którym zachodzi reakcja. Może mieć znaczenie, czy medium jest wodne czy organiczne; polarny lub niepolarny; lub ciekły, stały lub gazowy.

Reakcje z udziałem cieczy, a zwłaszcza ciał stałych, zależą od dostępnej powierzchni. W przypadku ciał stałych kształt i wielkość reagentów mają duże znaczenie w szybkości reakcji.

Obecność katalizatorów i konkurentów

Katalizatory (np. enzymy) obniżają energię aktywacji reakcji chemicznej i zwiększają szybkość reakcji chemicznej bez zużywania się w procesie.

Katalizatory działają poprzez zwiększenie częstotliwości zderzeń między substratami, zmianę orientacji substratów, tak aby więcej zderzeń było skutecznych, zmniejszenie wiązań wewnątrzcząsteczkowych w cząsteczkach substratów lub przekazanie gęstości elektronowej substratom. Obecność katalizatora umożliwia szybszy przebieg reakcji do stanu równowagi.

Oprócz katalizatorów na reakcję mogą wpływać inne związki chemiczne. Liczba jonów wodorowych (pH roztworów wodnych) może zmieniać a szybkość reakcji . Inne związki chemiczne mogą konkurować o reagent lub zmieniać orientację, wiązanie, gęstość elektronowa itp., zmniejszając w ten sposób szybkość reakcji.

Nacisk

Zwiększenie ciśnienia reakcji zwiększa prawdopodobieństwo, że reagenty będą ze sobą oddziaływać, zwiększając w ten sposób szybkość reakcji. Jak można się spodziewać, ten czynnik jest ważny w przypadku reakcji z udziałem gazów, a nie ma większego znaczenia w przypadku cieczy i ciał stałych.

Mieszanie

Mieszanie reagentów zwiększa ich zdolność do interakcji, zwiększając w ten sposób szybkość reakcji chemicznej.

Podsumowanie czynników

Poniższy wykres to zestawienie głównych czynników wpływających na szybkość reakcji. Zazwyczaj występuje efekt maksymalny, po którym zmiana czynnika nie będzie miała żadnego efektu lub spowolni reakcję. Na przykład podwyższenie temperatury powyżej pewnego punktu może spowodować denaturację reagentów lub wywołanie w nich zupełnie innej reakcji chemicznej.

Czynnik	Wpływ na szybkość reakcji
temperatura	wzrost temperatury zwiększa szybkość reakcji
nacisk	rosnące ciśnienie zwiększa szybkość reakcji
stężenie	w roztworze zwiększenie ilości reagentów zwiększa szybkość reakcji
stan rzeczy	gazy reagują łatwiej niż ciecze, które reagują łatwiej niż ciała stałe
katalizatory	katalizator obniża energię aktywacji, zwiększając szybkość reakcji
mieszanie	mieszanie reagentów poprawia szybkość reakcji