Hvilken rolle spiller varme i kemiske reaktioner?

Da det er en form for energi, spiller varme en række vigtige roller i kemiske reaktioner. I nogle tilfælde kræver reaktioner varme til at begynde; for eksempel kræver en lejrbrand en kamp og en kindling for at få det i gang. Reaktioner forbruger varme eller producerer det afhængigt af de involverede kemikalier. Varmt bestemmer også den hastighed, hvormed der opstår reaktioner, og om de går fremad eller tilbage.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Generelt vil varme hjælpe fremskynde en kemisk reaktion eller køre en kemisk reaktion, som ikke ville kunne opstå på anden måde.

Endoterme og eksoterme reaktioner

Mange velkendte kemiske reaktioner, som forbrænding af kul, rustning og eksploderende krøb, afgiv varme; kemikere kalder disse reaktioner eksoterme. Fordi reaktioner frigør varme, øger de omgivelsestemperaturen. Andre reaktioner, såsom at kombinere nitrogen og ilt til dannelse af nitrogenoxid, optager varme, reducerer omgivelsestemperaturen. Da de fjerner varmen fra deres omgivelser, er disse reaktioner endotermiske. Mange reaktioner både forbruges og producerer varme, men hvis nettoresultatet er at aflevere varme, er reaktionen eksoterm; ellers er det endotermisk.

Varme og molekylær kinetisk energi

Varmeenergi manifesterer sig som de tilfældige jostling bevægelser af molekyler i materie; som temperaturen af ​​et stof stiger, dets molekyler vibrere og hoppe med mere energi og med hurtigere hastigheder. Ved bestemte temperaturer overvinder vibrationerne de kræfter, der gør molekyler til at holde sig til hinanden, hvilket får faste stoffer til at smelte ind i væsker og væsker til at koge i gasser. Gasser reagerer på varme med en stigning i tryk, da molekylerne kolliderer mod deres beholder med større kraft.

Arrhenius Equation

En matematisk formel kaldet Arrhenius ligningen forbinder hastigheden af ​​en kemisk reaktion med dens temperatur . Ved absolut nul, en teoretisk temperatur, der ikke kan nås i et virkeligt laboratorieindstilling, er varmen fuldstændig fraværende, og kemiske reaktioner er ikke-eksisterende. Når temperaturen forøges, finder reaktioner sted. Generelt betyder højere temperaturer hurtigere reaktionshastigheder; Som molekyler bevæger sig om hurtigere, er reaktionsmolekyler mere tilbøjelige til at interagere og danne produkter.

Le Chateliers princip og varme

Nogle kemiske reaktioner er reversible: Reaktanter kombineres til at danne produkter og produkter omarrangeres sig i reaktanter. Én retning frigiver varme og den anden bruger den. Når en reaktion kan ske på en eller anden måde med lige sandsynlighed, siger kemikere, at det er i ligevægt. Le Chateliers princip fortæller, at for reaktioner i ligevægt, tilføjer flere reaktanter til blandingen fremadreaktionen mere sandsynligt og omvendt mindre så. Omvendt betyder tilføjelsen af ​​flere produkter den omvendte reaktion mere sandsynlig. Til en eksoterm reaktion er varmen et produkt; hvis du tilføjer varme til en eksoterm reaktion i ligevægten, gør du den reverserede reaktion mere sandsynlig.