สัญญาณและเงื่อนไขในการเกิดปฏิกิริยาเคมี ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีคือการเปลี่ยนแปลงในปริมาณของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยปริมาตร (สำหรับปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน) หรือต่อพื้นผิวส่วนต่อหน่วย (สำหรับปฏิกิริยาที่ต่างกัน)

กฎแห่งการกระทำของมวล: ขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของสารตั้งต้น

ยิ่งความเข้มข้นสูง จำนวนโมเลกุลในปริมาตรก็จะมากขึ้นตามไปด้วยผลที่ตามมาคือจำนวนการชนกันเพิ่มขึ้น ส่งผลให้กระบวนการเร็วขึ้น

สมการจลนศาสตร์

– ขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของแข็งเป็น 0

โมเลกุลของปฏิกิริยาคือจำนวนโมเลกุลขั้นต่ำที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางเคมีเบื้องต้น ขึ้นอยู่กับความเป็นโมเลกุล ปฏิกิริยาเคมีเบื้องต้นแบ่งออกเป็นโมเลกุล (A →) และสองโมเลกุล (A + B →); ปฏิกิริยาไตรโมเลกุลมีน้อยมาก

ลำดับปฏิกิริยาทั่วไปคือผลรวมของเลขชี้กำลังของระดับความเข้มข้นในสมการจลน์

ค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา- สัมประสิทธิ์สัดส่วนในสมการจลน์

กฎของแวนต์ ฮอฟฟ์:สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10 องศา อัตราคงที่ของปฏิกิริยาพื้นฐานที่เป็นเนื้อเดียวกันจะเพิ่มขึ้นสองถึงสี่เท่า

ทฤษฎีการชนแบบแอคทีฟ

(TAC) มีเงื่อนไข 3 ประการที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้น:

โมเลกุลจะต้องชนกัน นี่เป็นเงื่อนไขที่สำคัญ แต่ก็ไม่เพียงพอ เนื่องจากการชนไม่จำเป็นต้องทำให้เกิดปฏิกิริยา

โมเลกุลจะต้องมีพลังงานที่จำเป็น (พลังงานกระตุ้น)โมเลกุลจะต้องวางตำแหน่งอย่างถูกต้องสัมพันธ์กัน

พลังงานกระตุ้น- ปริมาณพลังงานขั้นต่ำที่ต้องจ่ายให้กับระบบเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้น

สมการอาร์รีเนียส

สร้างการพึ่งพาอัตราคงที่ของปฏิกิริยาเคมีกับอุณหภูมิ

เอ - แสดงลักษณะความถี่ของการชนของโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยา

R คือค่าคงที่ก๊าซสากล

ในกรณีนี้ การเปลี่ยนแปลงของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของพลังงานกระตุ้น และตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีรีเอเจนต์จะก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่กระตุ้นการทำงาน

การเร่งปฏิกิริยา -ปรากฏการณ์ทางเคมี สาระสำคัญของการเปลี่ยนแปลงอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีภายใต้การกระทำของสารบางชนิด (เรียกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา)

การเร่งปฏิกิริยาต่างกัน -สารตั้งต้นและตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ในเฟสที่แตกต่างกัน - ก๊าซและของแข็ง

การเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน -สารตั้งต้น (รีเอเจนต์) และตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ในเฟสเดียวกัน เช่น ทั้งสองเป็นก๊าซหรือทั้งสองละลายในตัวทำละลายบางชนิด

สภาวะสมดุลเคมี

สถานะของสมดุลเคมีจะคงอยู่ตราบใดที่สภาวะของปฏิกิริยายังคงไม่เปลี่ยนแปลง ได้แก่ ความเข้มข้น อุณหภูมิ และความดัน

หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์:หากอิทธิพลภายนอกเกิดขึ้นกับระบบที่อยู่ในสมดุล สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาที่การกระทำนี้อ่อนลง

ค่าคงที่สมดุล –นี่คือการวัดความสมบูรณ์ของปฏิกิริยา ยิ่งค่าคงที่สมดุลยิ่งสูง ระดับของการเปลี่ยนสารตั้งต้นให้เป็นผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาก็จะยิ่งสูงขึ้น

K r = C pr \ C ออก

∆G<0 К р >1 จากราคา > จากออก

∆G>0 K p<1 С пр <С исх

ในบทที่ 5.2 เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับหลักการพื้นฐานของปฏิกิริยาเคมี พวกมันประกอบด้วยทฤษฎีปฏิสัมพันธ์เบื้องต้น

§ 5.3.1 ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์เบื้องต้น

ระบุไว้ด้านล่าง บทบัญญัติหลัก เตฟตอบคำถาม:

สิ่งที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาเคมีจึงจะเกิดขึ้น?

1. ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นจากอนุภาคของรีเอเจนต์ที่ใช้งานอยู่นอกเหนือจากโมเลกุลอิ่มตัว: อนุมูล ไอออน สารประกอบไม่อิ่มตัวเชิงประสานงาน ปฏิกิริยาของสารตั้งต้นถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของอนุภาคออกฤทธิ์เหล่านี้ในองค์ประกอบ

เคมีระบุปัจจัยหลักสามประการที่มีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาเคมี:

• อุณหภูมิ;
• ตัวเร่งปฏิกิริยา (ถ้าจำเป็น);
• ลักษณะของสารที่ทำปฏิกิริยา

สิ่งที่สำคัญที่สุดคือสิ่งสุดท้าย มันเป็นธรรมชาติของสารที่กำหนดความสามารถในการสร้างอนุภาคออกฤทธิ์บางชนิด และสิ่งจูงใจช่วยให้กระบวนการนี้เกิดขึ้นเท่านั้น

2. อนุภาคแอคทีฟอยู่ในสมดุลทางอุณหพลศาสตร์กับโมเลกุลอิ่มตัวดั้งเดิม.

3. อนุภาคแอคทีฟจะมีปฏิกิริยากับโมเลกุลดั้งเดิมผ่านกลไกลูกโซ่

4. ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคที่ทำงานอยู่และโมเลกุลของรีเอเจนต์เกิดขึ้นในสามขั้นตอน: การเชื่อมโยง การทำไอโซเมอไรเซชันทางอิเล็กทรอนิกส์ และการแยกตัวออกจากกัน

ในขั้นแรกของปฏิกิริยาเคมี หรือขั้นรวมตัว อนุภาคออกฤทธิ์จะเกาะติดกับโมเลกุลอิ่มตัวของรีเอเจนต์อื่นโดยใช้พันธะเคมีที่อ่อนกว่าโควาเลนต์ ผู้ร่วมงานสามารถเกิดขึ้นได้โดยใช้ van der Waals, ไฮโดรเจน, ผู้บริจาค-ผู้รับ และพันธบัตรแบบไดนามิก

ในขั้นตอนที่สองของปฏิกิริยาเคมี - ขั้นตอนของไอโซเมอไรเซชันแบบอิเล็กทรอนิกส์ - กระบวนการที่สำคัญที่สุดเกิดขึ้น - การเปลี่ยนแปลงของพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งในโมเลกุลรีเอเจนต์เริ่มต้นไปเป็นพันธะที่อ่อนแอกว่า: ไฮโดรเจน, ผู้บริจาค - ตัวรับ, ไดนามิกหรือแม้แต่แวนเดอร์ วาลส์

5. ขั้นตอนที่สามของอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคออกฤทธิ์และโมเลกุลรีเอเจนต์ - การแยกตัวของไอโซเมอร์ไรซ์ที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาขั้นสุดท้าย - เป็นขั้นตอนที่จำกัดและช้าที่สุดของกระบวนการทั้งหมด

ความ “ฉลาดแกมโกง” อันยิ่งใหญ่ของธรรมชาติทางเคมีของสาร

เป็นขั้นตอนนี้ที่กำหนดต้นทุนพลังงานทั้งหมดสำหรับกระบวนการปฏิกิริยาเคมีทั้งสามขั้นตอน และนี่คือ "ไหวพริบ" อันยิ่งใหญ่ของธรรมชาติทางเคมีของสสาร กระบวนการที่ใช้พลังงานมากที่สุดซึ่งก็คือการทำลายพันธะโควาเลนต์ในตัวรีเอเจนต์นั้นเกิดขึ้นได้อย่างง่ายดายและสวยงาม โดยแทบไม่สังเกตเห็นได้ทันเวลาเลยเมื่อเทียบกับขั้นตอนที่สาม ซึ่งเป็นขั้นตอนที่จำกัดของปฏิกิริยา ในตัวอย่างของเรา พันธะในโมเลกุลไฮโดรเจนที่มีพลังงาน 430 กิโลจูล/โมลสามารถเปลี่ยนเป็นพันธะแวนเดอร์วาลส์ที่มีพลังงาน 20 กิโลจูล/โมลได้อย่างง่ายดายและเป็นธรรมชาติ และการใช้พลังงานทั้งหมดของปฏิกิริยาก็ลดลงจนทำลายพันธะฟาน เดอร์ วาลส์ที่อ่อนแอนี้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมต้นทุนพลังงานที่จำเป็นในการทำลายพันธะโควาเลนต์ทางเคมีจึงน้อยกว่าต้นทุนการทำลายด้วยความร้อนของพันธะนี้อย่างมาก

ดังนั้นทฤษฎีปฏิสัมพันธ์เบื้องต้นจึงให้ความหมายทางกายภาพที่เข้มงวดแก่แนวคิดเรื่อง "พลังงานกระตุ้น" นี่คือพลังงานที่จำเป็นในการทำลายพันธะเคมีที่สอดคล้องกันในพันธะเคมี ซึ่งก่อตัวขึ้นก่อนการผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของปฏิกิริยาเคมี

เราเน้นย้ำถึงความเป็นเอกภาพของลักษณะทางเคมีของสารอีกครั้ง มันสามารถตอบสนองได้ในกรณีเดียวเท่านั้น: เมื่อมีอนุภาคที่ทำงานอยู่ปรากฏขึ้น และอุณหภูมิ ตัวเร่งปฏิกิริยา และปัจจัยอื่นๆ แม้จะมีความแตกต่างทางกายภาพ แต่ก็มีบทบาทเดียวกัน นั่นคือผู้ริเริ่ม

I. สัญญาณและเงื่อนไขของปฏิกิริยาเคมี

คุณรู้จักสสารมากมายอยู่แล้ว ได้สังเกตการเปลี่ยนแปลงของพวกมันและการเปลี่ยนแปลงที่มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ สัญญาณ

มากที่สุด คุณสมบัติหลักปฏิกิริยาเคมีคือการเกิดสารใหม่ แต่สิ่งนี้สามารถตัดสินได้จากสัญญาณภายนอกของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น

สัญญาณภายนอกของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น:

• การตกตะกอน
• เปลี่ยนสี
• วิวัฒนาการของก๊าซ
• ลักษณะของกลิ่น
• การดูดซับและการปล่อยพลังงาน (ความร้อน ไฟฟ้า แสง)

เห็นได้ชัดว่า สำหรับการเกิดและการเกิดปฏิกิริยาเคมีจำเป็นต้องมีเงื่อนไขบางประการ:

• การสัมผัสสารตั้งต้น (รีเอเจนต์)
• ให้ความร้อนถึงอุณหภูมิที่กำหนด
• การใช้สารเร่งปฏิกิริยาเคมี (ตัวเร่งปฏิกิริยา)

ครั้งที่สอง ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาเคมี

ดิ. Mendeleev ชี้ให้เห็นว่า: คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดคือการเปลี่ยนแปลงของพลังงานในระหว่างการเกิดขึ้น

สารแต่ละชนิดเก็บพลังงานไว้จำนวนหนึ่ง เราพบคุณสมบัติของสารนี้อยู่แล้วในมื้อเช้า กลางวัน หรือเย็น เนื่องจากอาหารช่วยให้ร่างกายของเราใช้พลังงานของสารประกอบเคมีหลายชนิดที่มีอยู่ในอาหาร ในร่างกาย พลังงานนี้จะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนไหว การทำงาน และใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิร่างกายให้คงที่ (และค่อนข้างสูง!)

การปล่อยหรือการดูดซับความร้อนระหว่างปฏิกิริยาเคมีเกิดจากการที่พลังงานถูกใช้ไปในกระบวนการทำลายสารบางชนิด (การทำลายพันธะระหว่างอะตอมและโมเลกุล) และถูกปล่อยออกมาในระหว่างการก่อตัวของสารอื่น ๆ (การก่อตัวของพันธะระหว่างอะตอม และโมเลกุล)

การเปลี่ยนแปลงพลังงานจะแสดงออกมาทั้งจากการปลดปล่อยและการดูดซับความร้อน

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อปล่อยความร้อนเรียกว่า คายความร้อน (จากภาษากรีก “exo” - ออก)

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการดูดซับพลังงานเรียกว่าดูดความร้อน (จากภาษาละติน "endo" - ภายใน)

ส่วนใหญ่แล้วพลังงานจะถูกปล่อยออกมาหรือดูดซับในรูปของความร้อน (มักน้อยกว่าในรูปของแสงหรือพลังงานกล) ความร้อนนี้สามารถวัดได้ ผลการวัดจะแสดงเป็นกิโลจูล (kJ) สำหรับสารทำปฏิกิริยาหนึ่งโมล หรือ (โดยทั่วไปน้อยกว่า) สำหรับผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาหนึ่งโมล เรียกว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาหรือถูกดูดซับระหว่างปฏิกิริยาเคมี ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา(ถาม).

ปฏิกิริยาคายความร้อน:

สารตั้งต้น → ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา + Q kJ

ปฏิกิริยาดูดความร้อน:

สารตั้งต้น → ผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา - Q kJ

ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาเคมีเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการคำนวณทางเทคนิคหลายอย่าง ลองนึกภาพตัวเองสักครู่ในฐานะผู้ออกแบบจรวดอันทรงพลังที่สามารถส่งยานอวกาศและน้ำหนักบรรทุกอื่น ๆ ขึ้นสู่วงโคจรได้

สมมติว่าคุณรู้จักงาน (เป็นกิโลจูล) ที่จะต้องใช้ในการส่งจรวดที่บรรทุกสินค้าจากพื้นผิวโลกสู่วงโคจร คุณยังรู้งานเพื่อเอาชนะแรงต้านทางอากาศและต้นทุนพลังงานอื่น ๆ ในระหว่างการบิน จะคำนวณปริมาณไฮโดรเจนและออกซิเจนที่ต้องการซึ่ง (ในสถานะของเหลว) ที่ใช้ในจรวดนี้เป็นเชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์ได้อย่างไร

หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาการก่อตัวของน้ำจากไฮโดรเจนและออกซิเจนสิ่งนี้เป็นเรื่องยากที่จะทำ ท้ายที่สุดแล้ว ผลกระทบจากความร้อนคือพลังงานที่ควรส่งจรวดขึ้นสู่วงโคจร ในห้องเผาไหม้ของจรวด ความร้อนนี้จะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ของโมเลกุลของก๊าซร้อน (ไอน้ำ) ซึ่งเล็ดลอดออกมาจากหัวฉีดและสร้างแรงขับของไอพ่น

ในอุตสาหกรรมเคมี ผลกระทบทางความร้อนเป็นสิ่งจำเป็นในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ทำให้เครื่องปฏิกรณ์ร้อนซึ่งเกิดปฏิกิริยาดูดความร้อน ในภาคพลังงาน การผลิตพลังงานความร้อนคำนวณโดยใช้ความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง

นักโภชนาการใช้ผลกระทบจากความร้อนของการเกิดออกซิเดชันของอาหารในร่างกายเพื่อสร้างอาหารที่เหมาะสมไม่เพียงแต่สำหรับผู้ป่วยเท่านั้น แต่ยังสำหรับคนที่มีสุขภาพแข็งแรงด้วย เช่น นักกีฬา คนทำงานในสาขาอาชีพต่างๆ ตามเนื้อผ้า การคำนวณที่นี่ไม่ได้ใช้จูล แต่เป็นหน่วยพลังงานอื่นๆ - แคลอรี่ (1 cal = 4.1868 J) ปริมาณพลังงานของอาหารหมายถึงมวลของผลิตภัณฑ์อาหาร: 1 กรัม 100 กรัม หรือแม้แต่บรรจุภัณฑ์มาตรฐานของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น บนฉลากขวดนมข้น คุณสามารถอ่านข้อความต่อไปนี้: “ปริมาณแคลอรี่ 320 กิโลแคลอรี/100 กรัม”

เรียกว่าสาขาวิชาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาผลกระทบทางความร้อนและปฏิกิริยาเคมี อุณหเคมี

เรียกว่าสมการของปฏิกิริยาเคมีที่ระบุผลกระทบทางความร้อน เทอร์โมเคมี

ความสามารถของรีเอเจนต์เคมีต่างๆ ในการโต้ตอบนั้นถูกกำหนดไม่เพียงแต่โดยโครงสร้างอะตอม-โมเลกุลเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับเงื่อนไขที่เกิดปฏิกิริยาเคมีด้วย ในการฝึกทดลองทางเคมี เงื่อนไขเหล่านี้ได้รับการยอมรับโดยสัญชาตญาณและนำมาพิจารณาด้วยประสบการณ์ แต่ไม่ได้รับการศึกษาตามหลักทฤษฎีอย่างแท้จริง ในขณะเดียวกัน ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับสิ่งเหล่านั้นเป็นส่วนใหญ่

เงื่อนไขเหล่านี้ประการแรกคือ สภาวะทางอุณหพลศาสตร์ที่แสดงลักษณะการพึ่งพาปฏิกิริยากับอุณหภูมิ ความดัน และปัจจัยอื่นๆ ยิ่งไปกว่านั้น ธรรมชาติและโดยเฉพาะอย่างยิ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับสภาวะจลน์ ซึ่งถูกกำหนดโดยการมีตัวเร่งปฏิกิริยาและสารเติมแต่งอื่นๆ ให้กับรีเอเจนต์ เช่นเดียวกับอิทธิพลของตัวทำละลาย ผนังเครื่องปฏิกรณ์ และสภาวะอื่นๆ

ปัจจัยทางอุณหพลศาสตร์ที่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีคืออุณหภูมิและความดันในเครื่องปฏิกรณ์ แม้ว่าปฏิกิริยาใดๆ จะใช้เวลาพอสมควรจึงจะเสร็จสมบูรณ์ แต่ปฏิกิริยาบางอย่างสามารถเกิดขึ้นได้เร็วมากและปฏิกิริยาอื่นๆ ก็เกิดขึ้นได้ช้ามาก ดังนั้นปฏิกิริยาการก่อตัวของซิลเวอร์คลอไรด์จึงตกตะกอนเมื่อผสมสารละลายที่มีไอออนเงินและคลอรีนจะใช้เวลาหลายวินาที ในเวลาเดียวกัน ส่วนผสมของไฮโดรเจนและออกซิเจนสามารถเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องและความดันปกติได้นานหลายปี และจะไม่เกิดปฏิกิริยาใดๆ แต่ถ้าคุณส่งประกายไฟผ่านส่วนผสมจะเกิดการระเบิด ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีได้รับอิทธิพลจากสภาวะต่างๆ มากมาย เช่น การสัมผัสกับไฟฟ้า อัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ ความเข้มข้นของรีเอเจนต์ การกวนสาร และแม้แต่การมีอยู่ของสารอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา

ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งประกอบด้วยเฟสเดียวจะดำเนินไปตามกฎเร็วกว่าในระบบที่ต่างกันซึ่งประกอบด้วยหลายเฟส ตัวอย่างทั่วไปของปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันคือปฏิกิริยาการสลายตัวตามธรรมชาติของสารกัมมันตภาพรังสีซึ่งมีอัตราเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของสาร ร.ความเร็วนี้สามารถแสดงได้ด้วยสมการเชิงอนุพันธ์:

ที่ไหน ถึง -ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยา

ร- ความเข้มข้นของสาร

ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่าปฏิกิริยาลำดับที่หนึ่ง และเวลาที่ต้องใช้ในการลดปริมาณสารเดิมลงครึ่งหนึ่งเรียกว่า ครึ่งชีวิต

หากเกิดปฏิกิริยาอันเป็นผลจากอันตรกิริยาของโมเลกุลทั้งสอง อ้าว บีความเร็วของมันจะแปรผันตามจำนวนการชนกัน เป็นที่ยอมรับกันว่าจำนวนนี้เป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของโมเลกุล เอ และ บีจากนั้นเราสามารถกำหนดอัตราของปฏิกิริยาอันดับสองในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลได้:

ความเร็วขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก การศึกษาเชิงประจักษ์พบว่าสำหรับปฏิกิริยาเคมีเกือบทั้งหมด อัตราจะเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 °C อย่างไรก็ตาม การเบี่ยงเบนจากกฎเชิงประจักษ์นี้ก็สังเกตได้เช่นกัน เมื่อความเร็วสามารถเพิ่มได้เพียง 1.5 เท่า และในทางกลับกัน อัตราการเกิดปฏิกิริยาในบางกรณี เช่น ในระหว่างการสลายตัวของอัลบูมินไข่ (เมื่อต้มไข่) จะเพิ่มขึ้น 50 เท่า อย่างไรก็ตาม ไม่ควรลืมว่าสภาวะเหล่านี้อาจส่งผลต่อธรรมชาติและผลของปฏิกิริยาเคมีกับโครงสร้างบางอย่างของโมเลกุลของสารประกอบเคมี

สิ่งที่สำคัญที่สุดในเรื่องนี้คือสารประกอบที่มีองค์ประกอบแปรผันซึ่งมีพันธะที่อ่อนลงระหว่างส่วนประกอบต่างๆ เป็นที่แน่ชัดว่าการกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาต่างๆ นั้นมีจุดมุ่งหมายเป็นหลัก ซึ่งจะช่วยเร่งปฏิกิริยาเคมีได้อย่างมาก ปัจจัยทางอุณหพลศาสตร์ เช่น อุณหภูมิและความดัน มีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาน้อยกว่า เพื่อการเปรียบเทียบ เราสามารถอ้างอิงปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียจากไนโตรเจนและไฮโดรเจนได้ ในตอนแรกไม่สามารถทำได้โดยใช้แรงดันสูงหรืออุณหภูมิสูง และมีเพียงการใช้เหล็กที่ผ่านการบำบัดเป็นพิเศษเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเท่านั้นที่นำไปสู่ความสำเร็จ อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยานี้เกี่ยวข้องกับปัญหาทางเทคโนโลยีอย่างมาก ซึ่งได้รับการแก้ไขหลังจากใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ-อินทรีย์ การสังเคราะห์แอมโมเนียเกิดขึ้นที่อุณหภูมิปกติ 18 ° C และความดันบรรยากาศปกติซึ่งเปิดโอกาสที่ดีไม่เพียง แต่สำหรับการผลิตปุ๋ยเท่านั้น แต่ในอนาคตจะมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางพันธุกรรมของธัญพืช (ข้าวไรย์และข้าวสาลี) ) เมื่อไม่ต้องการปุ๋ยไนโตรเจน โอกาสและโอกาสที่มากขึ้นยังเกิดขึ้นจากการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในอุตสาหกรรมเคมีสาขาอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ "ละเอียด" และ "หนัก"

โดยไม่ต้องยกตัวอย่างเพิ่มเติมเกี่ยวกับประสิทธิภาพที่สูงมากของตัวเร่งปฏิกิริยาในการเร่งปฏิกิริยาเคมี ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความจริงที่ว่าการเกิดขึ้นและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกคงเป็นไปไม่ได้หากไม่มีการดำรงอยู่ เอนไซม์โดยทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีชีวิต

แม้ว่าเอนไซม์จะมีคุณสมบัติเหมือนกันในตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งหมด แต่ก็ไม่เหมือนกันกับตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างหลัง เนื่องจากพวกมันทำงานภายในระบบสิ่งมีชีวิต ดังนั้นความพยายามทั้งหมดที่จะใช้ประสบการณ์ของธรรมชาติที่มีชีวิตเพื่อเร่งกระบวนการทางเคมีในโลกอนินทรีย์จึงต้องเผชิญกับข้อจำกัดที่ร้ายแรง เราพูดได้เพียงเกี่ยวกับการสร้างแบบจำลองฟังก์ชันบางอย่างของเอนไซม์ และใช้แบบจำลองเหล่านี้เพื่อการวิเคราะห์ทางทฤษฎีของกิจกรรมของระบบสิ่งมีชีวิต รวมถึงส่วนหนึ่งสำหรับการใช้เอนไซม์ที่แยกได้ในทางปฏิบัติเพื่อเร่งปฏิกิริยาเคมีบางอย่าง

ตลอดชีวิตเราต้องเผชิญกับปรากฏการณ์ทางกายภาพและเคมีอยู่ตลอดเวลา ปรากฏการณ์ทางกายภาพทางธรรมชาตินั้นคุ้นเคยกับเรามากจนเราไม่ได้ให้ความสำคัญกับมันมากนักมาเป็นเวลานานแล้ว ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นในร่างกายของเราอย่างต่อเนื่อง พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาเคมีจะถูกใช้อย่างต่อเนื่องในชีวิตประจำวัน ในการผลิต และในการปล่อยยานอวกาศ วัสดุหลายอย่างที่ใช้ทำสิ่งต่างๆ รอบตัวเราไม่ได้นำมาจากธรรมชาติในรูปแบบสำเร็จรูป แต่ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ปฏิกิริยาเคมี ในชีวิตประจำวัน มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่เราจะรู้ว่าเกิดอะไรขึ้น แต่เมื่อศึกษาฟิสิกส์และเคมีในระดับที่เพียงพอแล้วหากไม่มีความรู้นี้จะทำไม่ได้ จะแยกแยะปรากฏการณ์ทางกายภาพจากปรากฏการณ์ทางเคมีได้อย่างไร? มีสัญญาณใดบ้างที่สามารถช่วยได้?

ในระหว่างปฏิกิริยาเคมี จะมีสารใหม่เกิดขึ้นจากสารบางชนิดที่แตกต่างจากสารเดิม โดยการหายไปของสัญญาณของอดีตและการปรากฏตัวของสัญญาณของอย่างหลัง เช่นเดียวกับการปล่อยหรือการดูดซึมพลังงาน เราสรุปได้ว่าปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น

หากคุณให้ความร้อนกับแผ่นทองแดง จะมีการเคลือบสีดำปรากฏขึ้นบนพื้นผิว เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ถูกเป่าผ่านน้ำมะนาว จะเกิดตะกอนสีขาวขึ้น เมื่อไม้ไหม้จะมีหยดน้ำปรากฏบนผนังเย็นของภาชนะ เมื่อแมกนีเซียมไหม้จะได้ผงสีขาว

ปรากฎว่าสัญญาณของปฏิกิริยาเคมีคือการเปลี่ยนแปลงของสี กลิ่น การก่อตัวของตะกอน และลักษณะของก๊าซ

เมื่อพิจารณาปฏิกิริยาเคมี จำเป็นต้องให้ความสนใจไม่เพียงแต่เกี่ยวกับวิธีการดำเนินการเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงเงื่อนไขที่ต้องปฏิบัติตามเพื่อให้ปฏิกิริยาเริ่มต้นและดำเนินการต่อไป

ดังนั้นจะต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขอะไรบ้างจึงจะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้?

ในการทำเช่นนี้ก่อนอื่นจำเป็นต้องนำสารที่ทำปฏิกิริยามาสัมผัสกัน (รวมผสมให้เข้ากัน) ยิ่งสารถูกบดอัดมากเท่าไร พื้นผิวสัมผัสก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น ปฏิกิริยาระหว่างสารทั้งสองก็จะยิ่งเร็วขึ้นและกระฉับกระเฉงมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น น้ำตาลก้อนนั้นติดไฟได้ยาก แต่เมื่อบดและพ่นในอากาศก็จะไหม้ได้ภายในเวลาไม่กี่วินาที ก่อให้เกิดการระเบิด

ด้วยความช่วยเหลือของการละลาย เราสามารถบดขยี้สสารให้เป็นอนุภาคขนาดเล็กได้ บางครั้งการละลายเบื้องต้นของสารตั้งต้นเอื้อต่อปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างสารต่างๆ

ในบางกรณี การสัมผัสสาร เช่น การรีดกับอากาศชื้น ก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาได้ แต่บ่อยครั้งที่การสัมผัสสารเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ: ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขอื่นๆ บางประการ

ดังนั้นทองแดงจึงไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศที่อุณหภูมิต่ำประมาณ20°-25°С ในการทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างทองแดงกับออกซิเจนจำเป็นต้องใช้ความร้อน

การให้ความร้อนส่งผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมีในรูปแบบต่างๆ ปฏิกิริยาบางอย่างต้องใช้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง เมื่อความร้อนหยุด ปฏิกิริยาเคมีจะหยุดลง เช่น ต้องใช้ความร้อนคงที่ในการย่อยสลายน้ำตาล

ในกรณีอื่นๆ จำเป็นต้องมีการให้ความร้อนเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเท่านั้น โดยจะให้แรงกระตุ้น จากนั้นปฏิกิริยาจะดำเนินไปโดยไม่ให้ความร้อน ตัวอย่างเช่น เราสังเกตเห็นความร้อนดังกล่าวในระหว่างการเผาไหม้ของแมกนีเซียม ไม้ และสารที่ติดไฟได้อื่นๆ

blog.site เมื่อคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มาดั้งเดิม