Inhoud
Sommige chemische reacties - zoals het verbranden van hout of exploderende TNT - geven warmte af aan hun omgeving. Chemici noemen dit exotherme reacties.Het verhogen van de temperatuur beïnvloedt een exotherme reactie op twee verschillende manieren: door de reactiesnelheid te veranderen en door de balans tussen producten en reactanten aan het einde van de reactie te veranderen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Over het algemeen zal uw reactie versnellen omdat een hogere temperatuur meer warmte en energie in uw systeem betekent. In sommige gevallen kan het verhogen van de temperatuur echter het evenwicht verschuiven en voorkomen dat een deel van uw reactie optreedt.
Reactietarieven
Bijna alle reacties gaan sneller naarmate de temperatuur stijgt - inclusief exotherme reacties. De reactie tussen zuurstof in de lucht en de chemicaliën in de punt van een lucifer bijvoorbeeld is bij kamertemperatuur zo langzaam dat er niets lijkt te gebeuren. Wanneer u de punt van de lucifer opwarmt door deze tegen de slagstrip op de doos te slaan, stijgt de temperatuur en daarmee de reactiesnelheid totdat deze brandt met een hete vlam. Over het algemeen geldt dat hoe meer u de temperatuur van een exotherme reactie verhoogt, hoe sneller deze zal verlopen.
Evenwicht
De meeste chemische reacties kunnen beide kanten op gaan, wat betekent dat ze vooruit kunnen lopen en reactanten kunnen omzetten in producten of omgekeerd en producten kunnen omzetten in reactanten. Terwijl de reactie vooruit loopt, raken de reactanten geleidelijk uitgeput terwijl de producten zich beginnen op te hopen, dus vertraagt de voorwaartse reactie terwijl de omgekeerde reactie versnelt. Uiteindelijk zijn de snelheden van de voorwaartse en omgekeerde reacties hetzelfde, dus hoewel de reactie blijft optreden, veranderen de hoeveelheden producten en reactanten niet. Deze stabiele toestand wordt een evenwicht genoemd.
Le Chateliers Principe
De verhouding van reactanten tot producten bij evenwicht hangt af van de specifieke chemische reactie. Voor zoiets als vuur, bijvoorbeeld, wordt er weinig of geen van de reactanten in evenwicht gelaten, terwijl voor zoiets als de reactie tussen stikstof en waterstof om ammoniak te maken, veel reactanten in evenwicht kunnen blijven. Het principe van Le Chateliers zegt in principe dat alle chemische systemen in evenwicht willen komen en blijven. Als u reactieproducten toevoegt aan een chemisch systeem bij evenwicht, kunt u verwachten dat een bepaalde hoeveelheid product wordt omgezet in reactanten, terwijl als u reactanten toevoegt, een bepaalde hoeveelheid reactanten wordt omgezet in producten zodat het evenwicht wordt gehandhaafd.
Warmte en evenwicht
Voor een exotherme reactie is warmte in wezen een product van de reactie. In overeenstemming met het Le Chateliers-principe, als u de temperatuur verhoogt, verhoogt u de hoeveelheid producten, en dus verschuift u de balans bij evenwicht terug naar reactanten, wat betekent dat er meer reactanten bij evenwicht overblijven. Hoe hoger de temperatuur, hoe verder de balans bij evenwicht terugschuift naar reactanten. Een beroemd voorbeeld is de reactie tussen waterstof en stikstof om ammoniak te maken. De reactie is zo langzaam bij kamertemperatuur dat er niets gebeurt. Als u de temperatuur verhoogt om de reactie te versnellen, verschuift de balans bij evenwicht terug naar reactanten en wordt er zeer weinig ammoniak geproduceerd.