Hvad sker der med en eksoterm reaktion, hvis temperaturen øges?

Nogle kemiske reaktioner - som brændende træ eller eksploderende TNT - frigør varme til deres omgivelser. Kemister kalder disse eksoterme reaktioner. Forøgelse af temperaturen påvirker en eksoterm reaktion på to forskellige måder: ved at ændre reaktionshastigheden og ved at ændre balancen mellem produkter og reaktanter i slutningen af ​​reaktionen.

TL; DR (For længe; t Læs)

Generelt vil din reaktion fremskynde, fordi en højere temperatur betyder mere varme og energi i dit system. Men i nogle tilfælde kan temperaturstigningen flytte ligevægten og forhindre, at noget af din reaktion opstår.

Reaktionshastigheder

Næsten alle reaktioner går hurtigere, mens temperaturen stiger - eksoterme reaktioner inkluderet. Reaktionen mellem ilt i luften og kemikalierne i spidsen af ​​en kamp er for eksempel så langsom ved stuetemperatur, at intet synes at ske. Når du opvarmer spidsen af ​​kampen ved at slå den mod strimmelbåndet på kassen, øges temperaturen og dermed reaktionshastigheden, indtil den brænder med en varm flamme. Generelt jo mere du øger temperaturen på en eksoterm reaktion, jo hurtigere vil den gå.

Ligevægt

De fleste kemiske reaktioner kan gå begge veje, hvilket betyder, at de kan løbe frem og omdanne reaktanter til produkter eller køre omvendt og konvertere produkter til reaktanter. Når reaktionen løber fremad, bliver reagenserne gradvist udtømt, mens produkterne begynder at ophobes, så fremadrettet reaktion sænker, mens den omvendte reaktion øges. Til sidst er hastigheden af ​​de fremadrettede og bageste reaktioner de samme, så selvom reaktionen fortsætter at forekomme, ændrer mængderne af produkter og reaktanter ikke. Denne stabile tilstand kaldes en ligevægt.

Le Chateliers princip

Forholdet mellem reaktanter og produkter ved ligevægt afhænger af den specifikke kemiske reaktion. For eksempel som f.eks. Ild, lidt, hvis nogen af ​​reaktanten er tilbage ved ligevægt, hvorimod for noget som reaktionen mellem nitrogen og hydrogen for at gøre ammoniak, kan mange reaktanter forblive ved ligevægt. Le Chateliers princip siger i grunden, at alle kemiske systemer vil komme til og holde sig i ligevægt. Hvis du tilføjer reaktionsprodukter til et kemisk system ved ligevægt, kan du forvente, at en vis mængde produkt bliver omdannet til reaktanter, mens hvis du tilføjer reaktanter, vil en vis mængde reaktanter omdannes til produkter, så ligevægten opretholdes.

Varme og ligevægt

For en eksoterm reaktion er varme i det væsentlige et produkt af reaktionen. I overensstemmelse med Le Chateliers princip, hvis du øger temperaturen, øges mængden af ​​produkter, og så skifter du balancen ved ligevægt tilbage mod reaktanter, hvilket betyder, at der vil være flere reaktanter tilbage ved ligevægt. Jo højere temperaturen går, desto længere vil balancen ved ligevægt skifte tilbage mod reaktanter. Et kendt eksempel er reaktionen mellem hydrogen og nitrogen for at gøre ammoniak. Reaktionen er så langsom ved stuetemperatur, at der ikke sker noget. Hvis du øger temperaturen for at fremskynde reaktionen op, skifter balancen ved ligevægt tilbage mod reaktanter, og der produceres meget lidt ammoniak.