7. Kemiallisen reaktion nopeus
Reaktionopeus
Kemiallisen reaktion reaktionopeuteen vaikuttavat useat tekijät:
- ainepari eli mitkä aineet reagoivat keskenään
- aineen hienojakoisuus
- aineiden väkevyys
- lämpötila
- sekoitus
- katalyytti
Sekoittaminen
Väkevyys
Reaktionopeus on suuri reaktion alussa, lähtöaineiden pitoisuuden pieneneminen aiheuttaa reaktion hidastumista.
Hienojakoisuus
Ainepari
Typpi, joka yksittäisinä atomeina on hyvin reaktiivinen aine, ei puolestaan reagoi toisten aineiden kanssa kovinkaan helposti, jos se on kaasumaisessa olomuodossa molekyyleinä N2
Lämpötila
Lämpötilan lisäys lisää reagoivien aineiden rakennehiukkasten liikettä. Lämpöliikkeen lisääntyessä kemialliseen reaktioon johtavien törmäysten lukumäärä kasvaa.
Nyrkkisääntönä voidaan pitää sitä että kun reaktion lämpötila kohoaa 10°C:sta, niin reaktionopeus kaksi-kolminkertaistuu.
Tämä tarkoittaa sitä, jos reaktion nopeus lämpötilassa 30°C on tasan yksi, niin nopeus lämpötilassa 90°C voi olla jopa 36 = 729 -kertainen alkuperäiseen verrattuna. Sama asia kääntäen, jos reaktio tapahtuu lämpötilassa 30°C 729 sekunnissa, niin se voi tapahtua lämpötilassa 90°C noin yhdessä sekunnissa. Tämän takia kannattaa kemian töitä tehdessä olla tarkkana annettujen reaktiolämpötilojen kanssa, ettei vahinkoja pääsisi tapahtumaan. Lämpötilan kasvu siis nopeuttaa rektiota.
Katalyytti
Katalyytit ovat kemiallisia aineita, jotka nopeuttavat tiettyjen aineiden välistä reaktiota, mutta eivät itse kulu reaktiossa. Esimerkiksi kaikki sokeripitoiset liuokset muuttuvat ennen pitkään etanoliksi ja hiilidioksidiksi.
Reaktio tapahtuu hitaasti, mutta lisäämällä joukkoon hiivaa, niin käymisreaktio nopeutuu valtavasti. Reaktiota katalysoivat hiivan entsyymit.
Toinen esimerkki katalyyttin vaikutuksesta käy ilmi, kun lisätään ruuninkiveä eli mangaanidioksidia MnO2 vetyperoksidin H2O2 joukkoon. Vetyperoksidin hajoaminen vedeksi ja hapeksi on melko hidas reaktio, mutta ruuninkiven avulla hajoaminen kiihtyy huomattavasti. Katalyytin vastakohta on inhibiitti. Sen läsnäolo hidastaa kemiallista reaktiota. Jokapäiväisestä elämästä tutuimpia inhibiitteja ovat säilöntäaineet, jotka hidastavat elintarvikkeiden pilaantumisprosessia.