Innehåll
Vissa kemiska reaktioner - som brinnande ved eller exploderande TNT - släpper värme till omgivningen. Kemister kallar dessa exoterma reaktioner.Ökning av temperaturen påverkar en exoterm reaktion på två olika sätt: genom att ändra reaktionshastigheten och genom att ändra balansen mellan produkter och reaktanter i slutet av reaktionen.
TL; DR (för lång; läste inte)
Generellt sett kommer din reaktion att påskyndas eftersom en högre temperatur innebär mer värme och energi i ditt system. Men i vissa fall kan höjning av temperaturen förändra jämvikten och förhindra att någon av dina reaktioner inträffar.
Reaktionshastigheter
Nästan alla reaktioner går snabbare när temperaturen ökar - exoterma reaktioner inkluderade. Reaktionen mellan syre i luften och kemikalier i spetsen av en tändsticka, till exempel, är så långsam vid rumstemperatur att ingenting verkar hända. När du värmer upp spetsen av matchen genom att slå den mot strejklisten på lådan, ökar temperaturen och med den reaktionshastigheten tills den bränner med en hett flamma. I allmänhet, ju mer du ökar temperaturen för en exoterm reaktion, desto snabbare går det.
Jämvikt
De flesta kemiska reaktioner kan gå båda vägar, vilket innebär att de kan springa framåt och konvertera reaktanter till produkter eller kör i omvänd och omvandla produkter till reaktanter. När reaktionen går framåt tappas reaktanterna gradvis medan produkterna börjar ackumuleras, så framåtreaktionen bromsar medan den omvända reaktionen påskyndas. Så småningom är hastigheterna för framåt- och bakåtreaktionerna desamma, så även om reaktionen fortsätter att inträffa ändras inte mängderna av produkter och reaktanter. Detta stabila tillstånd kallas en jämvikt.
Le Chateliers princip
Förhållandet mellan reaktanter och produkter i jämvikt beror på den specifika kemiska reaktionen. För något som eld, till exempel, lite om någon av reaktanerna lämnas i jämvikt, medan för något som reaktionen mellan kväve och väte för att skapa ammoniak, kan många reaktanter vara kvar i jämvikt. Le Chateliers-principen säger i princip att alla kemiska system vill komma till och stanna i jämvikt. Om du lägger till reaktionsprodukter till ett kemiskt system vid jämvikt kan du förvänta dig att en viss mängd produkt kommer att omvandlas till reaktanter, medan om du lägger till reaktanter kommer en del mängd reaktanter att konverteras till produkter så att jämvikt bibehålls.
Värme och jämvikt
För en exoterm reaktion är värme väsentligen en produkt av reaktionen. I överensstämmelse med Le Chateliers-principen ökar du mängden produkter, så att du ökar temperaturen på jämvikt tillbaka mot reaktanter, vilket betyder att det kommer att finnas fler reaktanter kvar i jämvikt. Ju högre temperaturen går, desto längre förskjuts balansen vid jämvikt tillbaka mot reaktanter. Ett känt exempel är reaktionen mellan väte och kväve för att skapa ammoniak. Reaktionen är så långsam vid rumstemperatur att ingenting händer. Om du höjer temperaturen för att påskynda reaktionen, förskjuts emellertid balansen vid jämvikt tillbaka mot reaktanter, och mycket lite ammoniak produceras.