Μια χημική αντίδραση είναι ο μετασχηματισμός της αρχικής ουσίας (αντιδραστηρίου) σε μια άλλη, στην οποία οι πυρήνες των ατόμων παραμένουν αμετάβλητοι, αλλά λαμβάνει χώρα η διαδικασία ανακατανομής ηλεκτρονίων και πυρήνων. Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας αντίδρασης, όχι μόνο ο αριθμός των ατομικών πυρήνων δεν αλλάζει, αλλά και η ισοτοπική σύνθεση των χημικών στοιχείων.
Χαρακτηριστικά των χημικών αντιδράσεων
Οι αντιδράσεις συμβαίνουν είτε με ανάμειξη ή φυσική επαφή αντιδραστηρίων, είτε από μόνα τους, είτε με αύξηση της θερμοκρασίας, είτε με χρήση καταλυτών, είτε με έκθεση στο φως κ.ο.κ.
Οι χημικές διεργασίες που συμβαίνουν στην ύλη διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό από τις φυσικές διεργασίες και τους πυρηνικούς μετασχηματισμούς. Η φυσική διαδικασία συνεπάγεται τη διατήρηση της σύνθεσης, ωστόσο, η μορφή ή η κατάσταση συσσωμάτωσης μπορεί να αλλάξει. Το αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης είναι μια νέα ουσία που έχει ειδικές ιδιότητες που διαφέρουν σημαντικά από τα αντιδραστήρια. Αλλά αξίζει να σημειωθεί ότι κατά τη διάρκεια των χημικών διεργασιών, τα άτομα νέων στοιχείων δεν σχηματίζονται ποτέ: αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όλοι οι μετασχηματισμοί συμβαίνουν μόνο στο κέλυφος ηλεκτρονίων και δενεπηρεάζουν τον πυρήνα. Οι πυρηνικές αντιδράσεις αλλάζουν τα άτομα του πυρήνα όλων των στοιχείων που συμμετέχουν σε αυτή τη διαδικασία, γεγονός που είναι ο λόγος για τον σχηματισμό νέων ατόμων.
Χρήση χημικών αντιδράσεων
Οι χημικές αντιδράσεις βοηθούν να ληφθεί σχεδόν οποιαδήποτε ουσία που μπορεί να βρεθεί στη φύση σε περιορισμένες ποσότητες ή καθόλου. Με τη βοήθεια χημικών διεργασιών, είναι δυνατή η σύνθεση νέων, άγνωστων ουσιών που μπορούν να είναι χρήσιμες σε ένα άτομο στη ζωή του.
Ωστόσο, οι ανάρμοστες και ανεύθυνες επιπτώσεις στο περιβάλλον και σε όλες τις φυσικές διεργασίες με χημικά μπορούν να διαταράξουν σημαντικά τους υπάρχοντες φυσικούς κύκλους, γεγονός που θέτει το περιβαλλοντικό ζήτημα στο προσκήνιο και μας κάνει να σκεφτόμαστε την ορθολογική χρήση των φυσικών πόρων και τη διατήρηση του περιβάλλοντος.
Ταξινόμηση χημικών αντιδράσεων
Υπάρχουν πολλές διαφορετικές ομάδες χημικών αντιδράσεων: με την παρουσία ορίων φάσης, αλλαγές στον βαθμό οξείδωσης, θερμική επίδραση, τύπο μετασχηματισμού αντιδραστηρίων, κατεύθυνση ροής, συμμετοχή καταλύτη και κριτήριο αυθορμητισμού.
Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε μόνο την ομάδα προς την κατεύθυνση της ροής.
Χημικές αντιδράσεις προς την κατεύθυνση ροής
Υπάρχουν δύο τύποι χημικών αντιδράσεων - μη αναστρέψιμες και αναστρέψιμες. Μη αναστρέψιμες χημικές αντιδράσεις είναι εκείνες που προχωρούν προς μία μόνο κατεύθυνση και καταλήγουν σεπου είναι η μετατροπή των αντιδρώντων σε προϊόντα αντίδρασης. Αυτές περιλαμβάνουν την καύση και τις αντιδράσεις που συνοδεύονται από το σχηματισμό αερίου ή ιζήματος - με άλλα λόγια, αυτές που προχωρούν "μέχρι το τέλος".
Αναστρέψιμη - πρόκειται για χημικές αντιδράσεις που προχωρούν σε δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα, αντίθετες μεταξύ τους. Στις εξισώσεις που δείχνουν την πορεία των αντιστρεπτών αντιδράσεων, το πρόσημο ίσου αντικαθίσταται από βέλη που δείχνουν προς διαφορετικές κατευθύνσεις. Αυτός ο τύπος χωρίζεται σε άμεσες και αντίστροφες αντιδράσεις. Δεδομένου ότι οι πρώτες ύλες μιας αναστρέψιμης αντίδρασης καταναλώνονται και σχηματίζονται ταυτόχρονα, δεν μετατρέπονται πλήρως σε προϊόν αντίδρασης, γι' αυτό συνηθίζεται να λέμε ότι οι αναστρέψιμες αντιδράσεις δεν ολοκληρώνονται. Το αποτέλεσμα μιας αναστρέψιμης αντίδρασης είναι ένα μείγμα αντιδρώντων και προϊόντων αντίδρασης.
Η πορεία των αναστρέψιμων (τόσο των άμεσων όσο και των αντίστροφων) αλληλεπιδράσεων των αντιδραστηρίων μπορεί να επηρεαστεί από την πίεση, τη συγκέντρωση των αντιδραστηρίων, τη θερμοκρασία.
Ρυθμοί αντίδρασης προς τα εμπρός και προς τα πίσω
Πρώτα απ' όλα, αξίζει να κατανοήσετε τις έννοιες. Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης είναι η ποσότητα μιας ουσίας που εισέρχεται σε μια αντίδραση ή σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της ανά μονάδα χρόνου ανά μονάδα όγκου.
Ο ρυθμός της αντίστροφης αντίδρασης εξαρτάται από οποιονδήποτε παράγοντα και μπορεί να αλλάξει με κάποιο τρόπο;
Μπορείς. Υπάρχουν πέντε κύριοι παράγοντες που μπορούν να αλλάξουν τον ρυθμό ροής των προς τα εμπρός και αντίστροφων αντιδράσεων:
- συγκέντρωση ουσίας,
- επιφάνεια αντιδραστηρίων,
- πίεση,
- παρουσία ή απουσία καταλύτη,
- θερμοκρασία.
Σύμφωνα με τον ορισμό, μπορείτε να πάρετε τον τύπο: ν=ΔΣ/Δt, στον οποίο ν είναι ο ρυθμός της αντίδρασης, ΔΣ είναι η αλλαγή στη συγκέντρωση, Δt είναι ο χρόνος της αντίδρασης. Αν πάρουμε τον χρόνο αντίδρασης ως σταθερή τιμή, τότε αποδεικνύεται ότι η μεταβολή του ρυθμού ροής του είναι ευθέως ανάλογη με τη μεταβολή της συγκέντρωσης των αντιδραστηρίων. Έτσι, διαπιστώνουμε ότι η αλλαγή στον ρυθμό αντίδρασης είναι επίσης ευθέως ανάλογη με την επιφάνεια των αντιδρώντων λόγω της αύξησης του αριθμού των αντιδρώντων σωματιδίων και της αλληλεπίδρασής τους. Οι αλλαγές στη θερμοκρασία επηρεάζουν επίσης το ίδιο. Ανάλογα με την αύξηση ή τη μείωση της, η σύγκρουση των σωματιδίων μιας ουσίας είτε αυξάνεται είτε μειώνεται, με αποτέλεσμα να αλλάζει ο ρυθμός ροής των άμεσων και των αντίστροφων αντιδράσεων.
Τι επίδραση έχει μια αλλαγή στην πίεση στα αντιδρώντα; Οι αλλαγές στην πίεση θα επηρεάσουν τον ρυθμό αντίδρασης μόνο σε αέριο περιβάλλον. Ως αποτέλεσμα, η ταχύτητα θα αυξάνεται ανάλογα με τις αλλαγές στην πίεση.
Η επίδραση ενός καταλύτη στην πορεία των αντιδράσεων, συμπεριλαμβανομένων των άμεσων και των αντίστροφων αντιδράσεων, κρύβεται στον ορισμό του καταλύτη, η κύρια λειτουργία του οποίου είναι ακριβώς η ίδια αύξηση στον ρυθμό αλληλεπίδρασης των αντιδραστηρίων.
