Как температура влияет на скорость химической реакции

Скорость химической реакции зависит от разных факторов, и, наиболее зависимой она является от температуры. Действует правило: чем выше температура, тем быстрее протекает реакция. Данная особенность активно используется в различных сферах: от энергетики до медицины. При повышении температуры большее количество молекул достигают значения энергии активации реакции, что и приводит к химическому взаимодействию.

Чтобы химическая реакция состоялась, необходимо, чтобы взаимодействующие молекулы обладали энергией активации. И, если бы каждое взаимодействие молекул приводило к химической реакции, то они происходили бы непрерывно и протекали мгновенно. В реальной жизни колебания молекул приводят к постоянным столкновениям между ними, но не к химической реакции. Энергия необходима для разрыва химической связи между атомами, и, чем прочнее связь, тем больше энергии требуется. Энергия необходима и для создания новых связей между атомами, и, чем сложнее и надежнее новые связи, тем больше энергии требуется.

Правило Вант-Гоффа

При повышении температуры кинетическая энергия молекулы увеличивается, а значит, повышается вероятность, что соударения приведут к химической реакции. Первым эту закономерность выявил Вант-Гофф. Его правило гласит: при повышении температуры на 10° скорость элементарной химической реакции увеличивается в 2-4 раза. Соответственно, действует и обратное правило: при понижении температуры скорость химической реакции замедляется. Это правило корректно только для небольших температурных интервалах (в пределах от 0° до 100°С) и для простых соединений. Однако принцип зависимости скорости реакции от температуры остается неизменных для всех типов веществ в любой среде. Но при значительном повышении или понижении температуры скорость реакции перестает быть зависимой, то есть температурный коэффициент становится равным единице.

Уравнение Аррениуса

Уравнение Аррениуса является более точным и устанавливает зависимость скорости химической реакции от температуры. Используется в основном для сложных веществ и является корректным даже при относительно высоких температурах среды протекания химической реакции. Оно является одним из основных уравнений химической кинетики и учитывает не только температуру, но и особенности самих молекул, их минимальную кинетическую энергию активации. Следовательно, используя его, можно получить более точные данные для конкретных веществ.

Химические правила в быту

Хорошо известно, что растворить соль, сахар гораздо проще в теплой воде, чем в холодной, а при значительном нагревании они растворяются практически мгновенно. Влажная одежда высыхает быстрее в теплом помещении, продукты лучше сохраняются на холоде и др.

Нужно помнить, что температура один из основных, но не единственный фактор, от которого зависит скорость химической реакции. На нее влияют также давление, особенности среды, в которых она протекает, присутствие катализатора или ингибитора. Современная химия может достаточно точно контролировать скорость химической реакции, учитывая все эти параметры.