5 A REAKCIÓ SEBESSÉGÉT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK - KÉMIA - 2026

A kémiai reakció sebessége az a sebesség, amellyel a reagenseknek nevezett anyagok átalakulnak más anyagoknak nevezett termékekké. A sebességet számos tényező befolyásolhatja; reagensek jellege, részecskeméret, anyagok fizikai állapota…

A reagensek lehetnek atomok vagy molekulák, amelyek ütköznek egymással vagy ütköznek egymással, és így kötelékek bontását okozhatják. A szünet után új kötvények jönnek létre, és termékek alakulnak ki.

Ha legalább egy reagens teljes mértékben elfogyasztja a reakciót, és a terméket teljesen elkészíti, akkor a reakció teljesnek tekinthető és csak egy irányban halad.

Bizonyos esetekben a képződött termékek ismét összeesnek, és megszakítják kötéseiket, hogy átszerveződjenek és ismét reagensekké váljanak. Ezt fordított reakciónak nevezzük.

Mindkét reakció eltérő sebességgel zajlik, azonban amikor az előremeneti reakció sebessége megegyezik a fordított reakció sebességével, kinetikus egyensúlyt hoz létre, ami azt jelenti, hogy a reakció egyensúlyban van.

A reakció sebességét befolyásoló tényezők

Minden kémiai reakciót számos tényező befolyásol, amelyek miatt a reakció sebessége gyorsan vagy lassan halad át. Olyan reakciókat találunk, amelyek másodpercek alatt bekövetkeznek, mint például robbanások és más, amelyek kissé tovább tartanak, mint például a szabadban kinyújtott vasrudak oxidációja.

A kémiai reakció sebességét befolyásoló tényezők a következők:

Az anyag részecskemérete

Érintkező felületként is ismert. Ha az anyagok nagy érintkezési felülettel rendelkeznek, vagyis nagyon kompaktok, akkor a reakció lassabb, mint amikor az érintkezési felület kicsi.

Példa erre az Alka seltzer tabletta és az Alka seltzer porban történő reakciója. Az Alka seltzer acetil-szalicilsav, nátrium-hidrogén-karbonát, kalcium-foszfát és citromsav keveréke.

Ha az anyagok atomi fajok, reaktivitásukban is változást mutatnak az atom méretének és az elektronok utolsó szintjének száma miatt.

Emiatt a nátrium (Na) hevesen reagál a vízzel a kalciumhoz (Ca) képest. Hasonlóképpen, a vas (Fe) a környezeti levegőben lévő vízgőz hatására könnyen oxidálódik, összehasonlítva az ólommal (Pb), amelynek reakciója sokkal lassabb.

Az ionos fajok nagyon magas reakcióképességet mutatnak (alacsony reakciósebesség) semleges fajokhoz viszonyítva. Így az Mg + 2 reakcióképesebb, mint az Mg.

Az anyagok fizikai állapota

A reagensek aggregálódásának állapota szintén befolyásolja a reakció sebességét. Szilárd állapotban a részecskék (atomok) nagyon közel állnak egymáshoz, tehát a mobilitásuk nagyon kicsi, és az ütközések nagyon lassúak.

Folyékony állapotban a részecskék nagyobb mobilitással bírnak, ami gyorsabbá teszi a reakciókat a szilárd állapothoz képest.

Gáznemű reakcióban a reagens részecskék közötti nagy elválasztásnak köszönhetően a reakció sokkal gyorsabb.

Az anyag reakciósebességének növelése érdekében feloldható vízben oly módon, hogy a molekulák szolubilizálódjanak, és megnő a mobilitás közöttük.

Reagens koncentráció

Az anyag koncentrációja a részecskék (atomok, ionok vagy molekulák) számára vonatkozik, amelyek egy adott térfogatban vannak.

Kémiai reakcióban, ha nagyon sok részecske van, az ütközések száma nagyon nagy lesz, tehát a reakció sebessége nagy.

Minél nagyobb a reagensek koncentrációja, annál nagyobb lesz a termék képződésének reakciósebessége.

Hőfok

A reagensekből álló rendszerben az összes alkotó részecske mozgásban van, vagy rezeg, mint a szilárd anyagokban, vagy folyadékok és gázok esetén mozog.

Mindkét esetben megfigyelhető a vibrációs E és a kinetikus E. Ezek az energiák közvetlenül arányosak a hőmérséklettel, amelyen a rendszer működik.

A rendszer hőmérsékletének emelkedésével az anyagok molekuláris mozgása növekszik.

A közti ütközések egyre erősebbé válnak, ahhoz, hogy a kötések megbontódjanak és kialakuljanak, legyőzve az akadályt, amely az Ea aktivációs energiát képezi.

A rendszer hőmérsékletének emelkedésével a reakcióképesség növekszik, és a reakciósebesség kisebb, tehát gyorsabb.

katalizátorok

Ezek olyan kémiai anyagok, amelyek befolyásolják a kémiai reakciót, akár növelik a reakció sebességét, akár lelassítják azt. Fő jellemzője, hogy nem vesz részt a kémiai reakcióban, ami azt jelenti, hogy a reakció végén izolálható a rendszerből.

Példa egy telítetlen szerves vegyület hidrogénezése lítium-alumínium-hidriddel, mint katalizátor:

CH3-CH = CH-CH3 + H2 CH3-C2-CH2-CH3

A kémiai egyenletben a katalizátort a nyíl fölé helyezzük, amely jelzi a reakció irányát.

Kémiai reakcióban előfordulhat, hogy mind a katalizátor, mind a reagensek nem azonos fizikai állapotban vannak, ezt a rendszert „heterogénnek” hívják.

Ezeket kontakt katalizátoroknak nevezzük. A "homogén" katalizátorok azok, amelyek fizikai állapota azonos a reagensekkel és transzportnak nevezik őket.

Irodalom

1. Levine, I. Fizikokémia. Vol.2. McGraw-Hill 2004
2. Capparelli, Alberto Luis Alapvető fizikokémia. E-Book.
3. Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016). A kémiai reakciók kinetikája. Helyreállítva: zaloamati.azc.uam.mx.
4. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. A kémiai reakció sebességét befolyásoló tényezők. Helyreállítva: thinkco.com.