5 REAKTIONOPEUTEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT - KEMIA - 2026

Kemiallisen reaktion nopeus on nopeus, jolla reagoiviksi aineiksi kutsutut aineet muuttuvat muiksi aineiksi, joita kutsutaan tuotteiksi. Nopeuteen vaikuttavia tekijöitä voi olla useita; reagenssien luonne, hiukkaskoko, aineiden fysikaalinen tila…

Reagoivat aineet voivat olla atomeja tai molekyylejä, jotka törmäävät tai törmäävät keskenään aiheuttaen niiden välisten sidosten hajoamisen. Tauon jälkeen luodaan uusia joukkovelkakirjoja ja tuotteita.

Jos ainakin yksi reagensseista kuluu kokonaan reaktioon muodostaen tuotteen kokonaan, reaktion sanotaan olevan täydellinen ja suoritettu vain yhteen suuntaan.

Joissain tapauksissa muodostuneet tuotteet törmäävät uudelleen ja rikkovat sidoksensa uudelleen organisoitumiseksi ja niistä tulee taas reagensseja. Tätä kutsutaan käänteisreaktioksi.

Molemmat reaktiot tapahtuvat eri nopeuksilla, mutta kun eteenpäin suuntautuvan reaktion nopeus on sama kuin käänteisreaktion nopeus, kineettinen tasapaino saavutetaan, mikä tarkoittaa, että reaktio on tasapainossa.

Reaktionopeuteen vaikuttavat tekijät

Jokaiseen kemialliseen reaktioon liittyy joukko tekijöitä, jotka saavat sen nopeuden ohittamaan nopeasti tai hitaasti. Löydämme reaktioita, jotka tapahtuvat sekunnissa, kuten räjähdyksiä, ja muita, jotka vievät hieman kauemmin, kuten avoimessa tilassa olevan raudan sauvan hapettuminen.

Nämä tekijät, jotka vaikuttavat kemiallisen reaktion nopeuteen, ovat:

Ainepartikkelikoko

Se tunnetaan myös kosketuspintana. Jos aineilla on suuri kosketuspinta, ts. Ne ovat erittäin kompakteja, reaktio on hitaampaa kuin silloin, kun kosketuspinta on pieni.

Esimerkki on tabletin Alka-seltzerin ja jauhemaisen Alka-seltzerin reaktio. Alka-väliaine on seos asetyylisalisyylihappoa natriumbikarbonaatin, kalsiumfosfaatin ja sitruunahapon kanssa.

Jos aineet ovat atomilajeja, niiden reaktiivisuudessa on myös vaihtelua atomin koon ja elektronien lukumäärän perusteella viimeisimmällä tasolla.

Tästä syystä natrium (Na) reagoi veden kanssa kiivaasti kalsiumiin (Ca) verrattuna. Samoin rauta (Fe) hapettuu helposti ilman mukana olevan vesihöyryn vaikutuksella verrattuna lyijyyn (Pb), jonka reaktio on paljon hitaampi.

Ionilajeilla on erittäin korkea reaktiivisuus (alhaiset reaktionopeudet) verrattuna niiden neutraaleihin lajeihin. Siten Mg + 2 on reaktiivisempi kuin Mg.

Aineiden fysikaalinen tila

Reagoivien aineiden aggregaation tila vaikuttaa myös reaktionopeuteen. Kiinteässä tilassa hiukkaset (atomit) ovat hyvin lähellä toisiaan, joten niiden välinen liikkuvuus on hyvin vähän ja törmäykset ovat erittäin hitaita.

Nestemäisessä tilassa hiukkasilla on enemmän liikkuvuutta, mikä nopeuttaa reaktioita kiinteään oloon verrattuna.

Kaasumaisessa tilassa reaktiolla on paljon suurempi nopeus, reagenssipartikkelien suuren eron ansiosta.

Aineen reaktionopeuden lisäämiseksi se voidaan liuottaa veteen siten, että molekyylit liukenevat ja niiden välinen liikkuvuus kasvaa.

Reagenssipitoisuus

Aineen pitoisuus viittaa partikkelien (atomien, ionien tai molekyylien) lukumäärään, jotka ovat annetussa tilavuudessa.

Kemiallisessa reaktiossa, jos hiukkasia on paljon, niiden välisten törmäysten lukumäärä on erittäin suuri, joten reaktion nopeus on korkea.

Mitä korkeampi reagenssien konsentraatio, sitä korkeampi tuotteen muodostumisen reaktionopeus on.

Lämpötila

Reagensseista koostuvassa järjestelmässä kaikki sen muodostavat hiukkaset ovat liikkeessä, joko värisevät, kuten kiinteissä aineissa, tai liikkuvat nesteiden ja kaasujen tapauksessa.

Molemmissa tapauksissa värähtely E ja kineettinen E havaitaan vastaavasti. Nämä energiat ovat suoraan verrannollisia lämpötilaan, jossa järjestelmä on.

Järjestelmän lämpötilan noustessa aineiden molekyylin liikkeet lisääntyvät.

Niiden väliset törmäykset vahvistuvat, niin riittäviä, että saadaan aikaan sidosten hajoaminen ja muodostuminen ylittämällä este, joka on aktivointienergia Ea.

Järjestelmän lämpötilan noustessa reaktiivisuus kasvaa ja reaktionopeus on pienempi, siis nopeampi.

katalysaattorit

Ne ovat kemiallisia aineita, jotka vaikuttavat kemialliseen reaktioon joko lisäämällä reaktionopeutta tai hidastamalla sitä. Sen pääominaisuus on, että se ei osallistu kemialliseen reaktioon, mikä tarkoittaa, että reaktion lopussa se voidaan eristää järjestelmästä.

Esimerkki on tyydyttymättömän orgaanisen yhdisteen hydraus litiumalumiinihydridillä katalyyttinä:

CH3-CH = CH-CH3 + H2CH3-C2-CH2-CH3

Kemiallisessa yhtälössä katalyytti asetetaan nuolen yläpuolelle, joka osoittaa reaktion suunnan.

Kemiallisessa reaktiossa voi tapahtua, että sekä katalyytti että reagenssit eivät ole samassa fysikaalisessa tilassa, tämän tyyppinen järjestelmä tunnetaan nimellä "heterogeeninen".

Näitä kutsutaan kontaktikatalyytteiksi. "Homogeeniset" katalyytit ovat sellaisia, joilla on sama fysikaalinen tila reagensseilla ja joita kutsutaan kuljetukseksi.

Viitteet

1. Levine, I. Fysikaalinen kemia. vol.2. McGraw-Hill 2004
2. Capparelli, Alberto Luis Perusfysikaaliskemia. E-kirja.
3. Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et al. (2016). Kemiallisten reaktioiden kinetiikka. Palautettu: zaloamati.azc.uam.mx.
4. Anne Marie Helmenstine, FT Kemiallisen reaktion nopeuteen vaikuttavat tekijät. Palautettu: ideaco.com.