5 FAKTORI, KAS IETEKMĒ REAKCIJAS ĀTRUMU - ĶĪMIJA - 2025

Ķīmiskās reakcijas ātrums ir ātrums, ar kādu notiek vielu, ko sauc par reaģentiem, pārveidošanās citās vielās, ko sauc par produktiem. Faktori, kas ietekmē ātrumu, var būt vairāki; reaģentu veids, daļiņu lielums, vielu fiziskais stāvoklis …

Reaģenti var būt atomi vai molekulas, kas saduras vai saduras viena ar otru, izraisot saišu sabrukumu starp tām. Pēc pārtraukuma tiek izveidotas jaunas obligācijas un tiek veidoti produkti.

Ja vismaz viens no reaģentiem ir pilnībā patērēts reakcijā, pilnībā veidojot produktu, tiek uzskatīts, ka reakcija ir pabeigta un notiek tikai vienā virzienā.

Dažos gadījumos izveidojušies produkti atkal saduras un sabojājas saites, lai reorganizētos un atkal kļūtu par reaģentiem. To sauc par apgrieztu reakciju.

Abas reakcijas notiek dažādos ātrumos, tomēr, ja priekšējās reakcijas ātrums ir vienāds ar apgrieztas reakcijas ātrumu, tiek noteikts kinētiskais līdzsvars, kas nozīmē, ka reakcija ir līdzsvarā.

Faktori, kas ietekmē reakcijas ātrumu

Katru ķīmisko reakciju ietekmē virkne faktoru, kuru dēļ tās ātrums ātri vai lēnām pāriet. Mēs atrodam reakcijas, kas notiek dažās sekundēs, piemēram, sprādzienus, un citas, kas prasa nedaudz ilgāku laiku, piemēram, atklātā stāvoklī ievietota dzelzs stieņa oksidēšana.

Šie faktori, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu, ir:

Vielas daļiņu lielums

To sauc arī par kontakta virsmu. Ja vielām ir liela saskares virsma, tas ir, tās ir ļoti kompaktas, reakcija ir lēnāka nekā tad, ja saskares virsma ir maza.

Piemērs ir Alka seltzer tabletes un Alka seltzer pulverī reakcija. Alka seltzer ir acetilsalicilskābes maisījums ar nātrija bikarbonātu, kalcija fosfātu un citronskābi.

Ja vielas ir atomu sugas, tās parāda arī atšķirīgu reaģētspēju atoma lieluma un elektronu skaita dēļ pēdējā līmenī.

Tāpēc nātrijs (Na) spēcīgi reaģē ar ūdeni, salīdzinot ar kalciju (Ca). Tāpat dzelzi (Fe) viegli oksidē apkārtējā gaisā esošo ūdens tvaiku iedarbība, salīdzinot ar svinu (Pb), kura reakcija ir daudz lēnāka.

Jonu sugām ir ļoti augsta reaģētspēja (zems reakcijas ātrums), salīdzinot ar to neitrālajām sugām. Tādējādi Mg + 2 ir vairāk reaģējošs nekā Mg.

Vielu fiziskais stāvoklis

Reaģentu agregācijas stāvoklis ietekmē arī reakcijas ātrumu. Cietā stāvoklī daļiņas (atomi) atrodas ļoti tuvu viens otram, tāpēc mobilitāte starp tām ir ļoti maza, un sadursmes notiek ļoti lēni.

Šķidrā stāvoklī daļiņām ir lielāka mobilitāte, kas padara reakcijas ātrākas, salīdzinot ar cietvielu.

Gāzveida stāvoklī reakcijai ir daudz lielāks ātrums, pateicoties lielai reaģenta daļiņu atdalīšanai.

Lai palielinātu vielas reakcijas ātrumu, to var izšķīdināt ūdenī tādā veidā, ka molekulas tiek izšķīdinātas un mobilitāte starp tām palielinās.

Reaģenta koncentrācija

Vielas koncentrācija attiecas uz daļiņu (atomu, jonu vai molekulu) skaitu, kas atrodas noteiktā tilpumā.

Ķīmiskajā reakcijā, ja ir daudz daļiņu, sadursmju skaits starp tām būs ļoti liels, tāpēc reakcijas ātrums būs liels.

Jo augstāka ir reaģentu koncentrācija, jo lielāks būs produkta veidošanās reakcijas ātrums.

Temperatūra

Sistēmā, kas sastāv no reaģentiem, visas daļiņas, kas to veido, ir kustībā, vai nu vibrējot, tāpat kā cietās vielās, vai pārvietojoties šķidrumu un gāzu gadījumā.

Abos gadījumos attiecīgi tiek novērota vibrācijas E un kinētiskā E. Šīs enerģijas ir tieši proporcionālas temperatūrai, kurā atrodas sistēma.

Palielinoties sistēmas temperatūrai, palielinās vielu molekulārās kustības.

Sadursmes starp tām kļūst arvien spēcīgākas, lai izraisītu saišu sabrukšanu un veidošanos, pārvarot šķērsli, kas ir aktivizācijas enerģija Ea.

Palielinoties sistēmas temperatūrai, palielinās reaktivitāte un mazāks reakcijas ātrums, tātad ātrāk.

Katalizatori

Tās ir ķīmiskas vielas, kas ietekmē ķīmisko reakciju, palielinot reakcijas ātrumu vai palēninot to. Tās galvenā īpašība ir tā, ka tā nepiedalās ķīmiskajā reakcijā, kas nozīmē, ka reakcijas beigās to var izolēt no sistēmas.

Kā piemēru var minēt nepiesātināta organiska savienojuma hidratāciju ar litija alumīnija hidrīdu kā katalizatoru:

CH3-CH = CH-CH3 + H2 CH3-C2-CH2-CH3

Ķīmiskajā vienādojumā katalizators ir novietots virs bultiņas, kas norāda reakcijas virzienu.

Ķīmiskajā reakcijā var gadīties, ka gan katalizators, gan reaģenti nav vienā un tajā pašā fiziskajā stāvoklī, šāda veida sistēma ir pazīstama kā "neviendabīga".

Tos sauc par kontaktu katalizatoriem. "Viendabīgi" katalizatori ir tie, kuriem ir vienāds reaģentu fiziskais stāvoklis un kurus sauc par transportu.

Atsauces

1. Levine, I. Fizikāli ķīmija. vol.2. Makgreivs-Hils 2004
2. Capparelli, Alberto Luis Fizikālās ķīmijas pamatprincipi. E-grāmata.
3. Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016) .Ķīmisko reakciju kinētika. Atkopts: zaloamati.azc.uam.mx.
4. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. Faktori, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu. Atgūts: domaco.com.