A kémiai reakciók és sajátosságaik - stadopedia
Az egymással kölcsönhatásban lévő anyagok különböző változásokon és átalakításokon mennek keresztül. Az anyag fizikai változása olyan változás, amelyben a belső szerkezet, összetétel és tulajdonságok nem változtathatnak (például melegítés, olvadás, bepárlás). Az anyag kémiai változásai azok, amelyeknél a kiindulási anyagok kölcsönhatása (kémiai reakció) következtében egy vagy több más anyag jelenik meg, amely eltér az eredeti összetételétől, szerkezetétől és tulajdonságaitól.
A kémiai kinetika a kémiai reakciók sebességének és sajátosságainak tanulmányozásával foglalkozik. A kémiai kinetika alapja az az elképzelés, hogy a kémiai reakcióba lépő kiindulási anyagok rendkívül ritkán fordulnak elő termékeihez. A legtöbb esetben a reakció egymást követő és párhuzamos lépések sorozatán halad keresztül, amelyen intermedier anyagokat képeznek és fogyasztanak. Az egymást követő szakaszok száma nagyon nagy lehet - a láncreakciókban tíz és több százezer van. A köztitermékek élettartama változatos: egyesek teljesen stabilak, mások egy másodperc töredéke egyensúlyi állapotában léteznek. A kémiai folyamatok sebességének vizsgálata azt mutatta, hogy a kémiai reakciók gyorsabban haladnak, annál nagyobb a hőmérséklet, a nyomás és a reagensek koncentrációja.
Egyes kémiai reakciók sebességét befolyásolhatja néhány olyan anyag jelenléte, amelyek nem vesznek részt a reakcióban. Ezek az anyagok katalizátorok. A katalizátorok pozitívak, felgyorsítják a reakciót, és negatívak - lelassítják (inhibitorok). A kémiai reakció katalitikus gyorsulását katalízisnek nevezik, és a modern kémiai technológia technikája (polimer anyagok előállítása, szintetikus üzemanyag stb.). Úgy gondolják, hogy a vegyiparban a katalitikus folyamatok fajlagos tömege eléri a 80% -ot. A katalízisnek köszönhetően a vegyipar gazdaságának hatékonysága jelentősen megnőtt, mivel a kémiai reakciók gyorsulása jelentősen befolyásolja a termelési költségek csökkentését.
A kémiai reakciók energiája a rendszer, a belső energia vagy az entalpia változása miatt merül fel. A belső energia a rendszer teljes energiakészlete, amely magában foglalja a mozgás energiáját és a molekulák kölcsönhatását, a mozgás energiáját és a magok és elektronok atomokban és molekulákban való kölcsönhatását. Az entalpia a mennyiség:
ahol U a rendszer belső energiája;
V a rendszer hangereje.
Az entalpium növekménye megegyezik a rendszer által az izobárban (nyomásváltozás nélküli) keresztül kapott hővel. A kémiai reakciók túlnyomó többsége állandó nyomáson fordul elő. Ezért a reakció energiahatását pontosan az entalpia változása vagy a reakció termikus hatása becsüli meg.
A kémiai reakciók, amelyek során a rendszer entalpiája csökken, és a külső közegbe hő kerül, a hő felszabadul, exotermnek nevezik. Reakciók, amelyek eredményeként az entalpia növekszik és a rendszer elnyeli a hőt kívülről, endotermnek nevezik.
Sok reakció reverzibilis. azaz mind az előre, mind a hátrafelé. Az állapot, amelyben a fordított reakció sebessége megegyezik a közvetlen reakció sebességével, kémiai egyensúlynak nevezzük. A kvantitatív jellemző a kémiai egyensúlyi konstans, amely megegyezik a reakciótermékek egyensúlyi koncentrációjának és a kiindulási anyagoknak az arányával.
A kémiai egyensúly egyensúlyi állapota állandó külső körülmények között a kívánt ideig maradhat. A valóságban azonban a valódi rendszerek rendszerint eltérő hatásokat tapasztalnak (hőmérséklet-, nyomás- vagy reagenskoncentráció változások), amelyek a rendszer egyensúlyt keltenek. A rendszerben külső hatások következtében bekövetkező változásokat a mobil egyensúly elve - a Le Chatelier-elv határozza meg.
Lényege abban rejlik, hogy egy egyensúlyi állapotú rendszer külső hatása ennek az egyensúlynak az elmozdulásához vezet, olyan irányban, amelyben a hatás hatása gyengül. A rendszer külső hatása megváltoztatja a közvetlen és a fordított folyamatok arányát, előnyben részesítve az egyiket, ami ellensúlyozza a külső befolyást.
Például az anyagok bármely koncentrációjának növelésével (csökkenő), az egyensúly a kiadások felé (képződés) irányul. A hőmérséklet emelkedése (csökkenése) az endotermikus (exotermikus) reakció irányába mozdítja el az egyensúlyt. A nyomásnövelés növeli a gáz halmazállapotú anyagok koncentrációját az egyensúlyi rendszerben kisebb térfogatban.