Reakcja chemiczna polega na przekształceniu substancji wyjściowej (odczynnika) w inną, w której jądra atomów pozostają niezmienione, ale zachodzi proces redystrybucji elektronów i jąder. W wyniku takiej reakcji nie zmienia się nie tylko liczba jąder atomowych, ale także skład izotopowy pierwiastków chemicznych.
Cechy reakcji chemicznych
Reakcje zachodzą albo przez zmieszanie lub fizyczny kontakt odczynników, albo przez same, albo przez podniesienie temperatury, albo przez użycie katalizatorów, albo przez wystawienie na działanie światła, i tak dalej.
Procesy chemiczne zachodzące w materii znacznie różnią się od procesów fizycznych i przemian jądrowych. Proces fizyczny implikuje zachowanie kompozycji, jednak forma lub stan skupienia może ulec zmianie. W wyniku reakcji chemicznej powstaje nowa substancja, która ma specjalne właściwości, które znacznie różnią się od odczynników. Warto jednak zauważyć, że w trakcie procesów chemicznych nigdy nie powstają atomy nowych pierwiastków: wynika to z faktu, że wszystkie przemiany zachodzą tylko w powłoce elektronowej i niewpływają na rdzeń. Reakcje jądrowe zmieniają atomy jądra wszystkich pierwiastków biorących udział w tym procesie, co jest przyczyną powstawania nowych atomów.
Korzystanie z reakcji chemicznych
Reakcje chemiczne pomagają uzyskać prawie każdą substancję, którą można znaleźć w przyrodzie w ograniczonych ilościach lub wcale. Za pomocą procesów chemicznych można zsyntetyzować nowe, nieznane substancje, które mogą być przydatne dla człowieka w jego życiu.
Jednak nieumiejętne i nieodpowiedzialne oddziaływanie na środowisko i wszystkie naturalne procesy za pomocą chemikaliów może znacząco zakłócić istniejące cykle naturalne, co stawia kwestię ochrony środowiska na pierwszym planie i skłania do myślenia o racjonalnym wykorzystaniu zasobów naturalnych i ochronie środowiska.
Klasyfikacja reakcji chemicznych
Istnieje wiele różnych grup reakcji chemicznych: przez obecność granic faz, zmiany stopnia utlenienia, efekt termiczny, rodzaj przemiany reagentów, kierunek przepływu, udział katalizatora oraz kryterium spontaniczności.
W tym artykule rozważymy tylko grupę w kierunku przepływu.
Reakcje chemiczne w kierunku przepływu
Istnieją dwa rodzaje reakcji chemicznych - nieodwracalne i odwracalne. Nieodwracalne reakcje chemiczne to takie, które przebiegają tylko w jednym kierunku i powodują:czyli konwersja reagentów w produkty reakcji. Należą do nich spalanie i reakcje, którym towarzyszy tworzenie się gazu lub osadu - innymi słowy te, które idą "do końca".
Odwracalne - są to reakcje chemiczne, które zachodzą jednocześnie w dwóch kierunkach, przeciwnych do siebie. W równaniach przedstawiających przebieg reakcji odwracalnych znak równości zastępuje się strzałkami skierowanymi w różnych kierunkach. Ten typ dzieli się na reakcje bezpośrednie i odwrotne. Ponieważ materiały wyjściowe reakcji odwracalnej są zużywane i powstają w tym samym czasie, nie przekształcają się one całkowicie w produkt reakcji, dlatego zwyczajowo mówi się, że reakcje odwracalne nie dochodzą do końca. Wynikiem odwracalnej reakcji jest mieszanina reagentów i produktów reakcji.
Na przebieg odwracalnych (zarówno bezpośrednich, jak i odwrotnych) interakcji odczynników może mieć wpływ ciśnienie, stężenie odczynników, temperatura.
Szybkość reakcji do przodu i do tyłu
Przede wszystkim warto zrozumieć pojęcia. Szybkość reakcji chemicznej to ilość substancji, która wchodzi w reakcję lub powstaje podczas niej w jednostce czasu na jednostkę objętości.
Czy szybkość reakcji odwrotnej zależy od jakichkolwiek czynników i czy można ją jakoś zmienić?
Możesz. Istnieje pięć głównych czynników, które mogą zmienić szybkość przepływu reakcji do przodu i do tyłu:
- koncentracja substancji,
- powierzchnia odczynników,
- ciśnienie,
- obecność lub brak katalizatora,
- temperatura.
Zgodnie z definicją można otrzymać wzór: ν=ΔС/Δt, w którym ν to szybkość reakcji, ΔС to zmiana stężenia, Δt to czas reakcji. Jeśli przyjmiemy czas reakcji jako wartość stałą, to okaże się, że zmiana szybkości jej przepływu jest wprost proporcjonalna do zmiany stężenia odczynników. W związku z tym stwierdzamy, że zmiana szybkości reakcji jest również wprost proporcjonalna do pola powierzchni reagentów ze względu na wzrost liczby cząstek reagentów i ich wzajemnego oddziaływania. Zmiany temperatury również wpływają na to samo. W zależności od jego wzrostu lub spadku, zderzenie cząstek substancji zwiększa się lub zmniejsza, w wyniku czego zmienia się szybkość przepływu reakcji bezpośrednich i odwrotnych.
Jaki wpływ na reagenty ma zmiana ciśnienia? Zmiany ciśnienia wpłyną na szybkość reakcji tylko w środowisku gazowym. W rezultacie prędkość wzrośnie proporcjonalnie do zmian ciśnienia.
Wpływ katalizatora na przebieg reakcji, w tym reakcji bezpośrednich i odwrotnych, kryje się w definicji katalizatora, którego główną funkcją jest właśnie takie samo zwiększenie szybkości oddziaływania odczynników.
