Зміст
Деякі хімічні реакції - як спалювання деревини або вибух тротилу - виділяють тепло в навколишнє середовище. Хіміки називають ці екзотермічні реакції.Підвищення температури впливає на екзотермічну реакцію двома різними способами: зміною швидкості реакції та зміною балансу між продуктами та реагентами в кінці реакції.
TL; DR (Занадто довго; Не читав)
Взагалі кажучи, ваша реакція пришвидшиться, оскільки більш висока температура означає більше тепла та енергії у вашій системі. Однак у деяких випадках підвищення температури може змінити рівновагу і запобігти появі деяких реакцій.
Коефіцієнти реакцій
Практично всі реакції проходять швидше у міру підвищення температури - включені екзотермічні реакції. Наприклад, реакція між киснем у повітрі та хімікатами на кінчику сірника настільки повільна при кімнатній температурі, що, здається, нічого не відбувається. Коли ви нагріваєте кінчик сірника, вдаряючи його по смузі нападника на коробці, однак температура збільшується, а з нею швидкість реакції, поки вона не горить гарячим полум’ям. Взагалі, чим більше ви збільшуєте температуру екзотермічної реакції, тим швидше вона пройде.
Рівновагу
Більшість хімічних реакцій може йти обома шляхами, тобто вони можуть бігти вперед і перетворювати реагенти в продукти або працювати в зворотному напрямку і перетворювати продукти в реактиви. Коли реакція йде вперед, реагенти поступово виснажуються, коли продукти починають накопичуватися, тому пряма реакція сповільнюється, коли зворотна реакція прискорюється. Врешті-решт швидкість прямої та зворотної реакцій однакова, тому хоча реакція продовжує відбуватися, кількість продуктів та реагентів не змінюється. Цей стаціонарний стан називається рівновагою.
Принцип Le Chateliers
Співвідношення реагентів до продуктів у рівноважному стані залежить від конкретної хімічної реакції. Наприклад, для чогось такого, як вогонь, мало, якщо якийсь із реагентів залишається в рівновазі, тоді як для чогось подібного до реакції азоту та водню з отриманням аміаку, багато реагентів може залишитися в рівновазі. Принцип Le Chateliers в основному говорить про те, що всі хімічні системи хочуть дістатися до рівноваги та залишатися в них. Якщо ви додасте продукти реакції в хімічну систему при рівновазі, ви можете розраховувати, що деяка кількість продукту буде перетворено на реактиви, тоді як якщо ви додасте реактиви, деяка кількість реагентів перетвориться на продукти, щоб рівновага зберігалася.
Тепло і рівновага
Для екзотермічної реакції тепло, по суті, є продуктом реакції. Відповідно до принципу Le Chateliers, якщо ви підвищуєте температуру, ви збільшуєте кількість продуктів і тим самим зміщуєте рівновагу в рівновазі назад до реагентів, тобто в рівновазі залишиться більше реагентів. Чим вище температура, тим більше рівновага в рівновазі зміщується назад до реагентів. Відомий приклад - реакція між воднем та азотом з отриманням аміаку. Реакція настільки повільна при кімнатній температурі, що нічого не відбувається. Якщо підвищити температуру, щоб пришвидшити реакцію, проте рівновага в рівновазі зміщується назад до реагентів, і аміак утворюється дуже мало.