Kemična reakcija je preoblikovanje začetne snovi (reagenta) v drugo, pri kateri jedra atomov ostanejo nespremenjena, vendar pride do procesa prerazporeditve elektronov in jeder. Zaradi takšne reakcije se ne spremeni le število atomskih jeder, ampak tudi izotopska sestava kemičnih elementov.
Značilnosti kemičnih reakcij
Reakcije nastanejo bodisi z mešanjem ali fizičnim stikom reagentov, bodisi sami, bodisi z dvigom temperature, bodisi z uporabo katalizatorjev ali z izpostavljenostjo svetlobi itd.
Kemični procesi, ki se pojavljajo v snovi, se v veliki meri razlikujejo od fizikalnih procesov in jedrskih transformacij. Fizični proces pomeni ohranjanje sestave, vendar se lahko spremeni oblika ali agregacijsko stanje. Rezultat kemične reakcije je nova snov, ki ima posebne lastnosti, ki se bistveno razlikujejo od reagentov. Vendar je treba omeniti, da se med kemičnimi procesi atomi novih elementov nikoli ne tvorijo: to je posledica dejstva, da se vse transformacije dogajajo samo v elektronski lupini in nevpliva na jedro. Jedrske reakcije spremenijo atome jedra vseh elementov, ki sodelujejo v tem procesu, kar je razlog za nastanek novih atomov.
Uporaba kemičnih reakcij
Kemične reakcije pomagajo pridobiti skoraj vsako snov, ki jo lahko najdemo v naravi v omejenih količinah ali pa sploh ne. S pomočjo kemičnih procesov je mogoče sintetizirati nove, neznane snovi, ki bi človeku lahko koristile v njegovem življenju.
Vendar pa lahko nesposobni in neodgovorni vplivi na okolje in vse naravne procese s kemikalijami bistveno porušijo obstoječe naravne cikle, kar postavlja v ospredje okoljsko problematiko in nas napelje k razmišljanju o racionalni rabi naravnih virov in ohranjanju okolja.
Razvrstitev kemičnih reakcij
Obstaja veliko različnih skupin kemičnih reakcij: po prisotnosti faznih meja, spremembah stopnje oksidacije, termičnem učinku, vrsti transformacije reagentov, smeri toka, sodelovanju katalizatorja in kriteriju spontanosti.
V tem članku bomo upoštevali samo skupino v smeri toka.
Kemične reakcije v smeri toka
Obstajata dve vrsti kemičnih reakcij - nepovratne in reverzibilne. Nepovratne kemične reakcije so tiste, ki potekajo samo v eni smeri in povzročijokar je pretvorba reaktantov v reakcijske produkte. Sem spadajo zgorevanje in reakcije, ki jih spremlja tvorba plina ali usedline - z drugimi besedami, tiste, ki potekajo "do konca".
Reverzibilne - to so kemične reakcije, ki potekajo v dveh smereh hkrati, nasproti drug drugemu. V enačbah, ki prikazujejo potek reverzibilnih reakcij, se znak enakosti nadomesti s puščicami, ki kažejo v različne smeri. Ta vrsta je razdeljena na neposredne in povratne reakcije. Ker se izhodni materiali reverzibilne reakcije porabljajo in tvorijo hkrati, se ne pretvorijo v celoti v reakcijski produkt, zato je običajno reči, da reverzibilne reakcije ne gredo do konca. Rezultat reverzibilne reakcije je mešanica reaktantov in reakcijskih produktov.
Na potek reverzibilnih (tako neposrednih kot povratnih) interakcij reagentov lahko vplivajo tlak, koncentracija reagentov, temperatura.
Naprej in povratni odziv
Najprej je vredno razumeti koncepte. Hitrost kemične reakcije je količina snovi, ki vstopi v reakcijo ali nastane med njo na enoto časa na enoto prostornine.
Ali je hitrost povratne reakcije odvisna od kakršnih koli dejavnikov in jo je mogoče nekako spremeniti?
Lahko. Obstaja pet glavnih dejavnikov, ki lahko spremenijo hitrost pretoka naprednih in povratnih reakcij:
- koncentracija snovi,
- površina reagentov,
- pritisk,
- prisotnost ali odsotnost katalizatorja,
- temperatura.
Po definiciji lahko dobite formulo: ν=ΔС/Δt, v kateri je ν hitrost reakcije, ΔС je sprememba koncentracije, Δt je čas reakcije. Če reakcijski čas vzamemo kot konstantno vrednost, se izkaže, da je sprememba hitrosti njegovega toka neposredno sorazmerna s spremembo koncentracije reagentov. Tako ugotovimo, da je sprememba hitrosti reakcije tudi neposredno sorazmerna s površino reaktantov zaradi povečanja števila reaktantnih delcev in njihove interakcije. Na to vplivajo tudi spremembe temperature. Glede na njegovo povečanje ali zmanjšanje se trk delcev snovi poveča ali zmanjša, zaradi česar se spremeni hitrost pretoka neposrednih in povratnih reakcij.
Kakšen učinek ima sprememba tlaka na reaktante? Spremembe tlaka bodo vplivale na hitrost reakcije samo v plinastem okolju. Posledično se bo hitrost povečala sorazmerno s spremembami tlaka.
Učinek katalizatorja na potek reakcij, vključno z neposrednimi in povratnimi reakcijami, je skrit v definiciji katalizatorja, katerega glavna funkcija je prav enako povečanje hitrosti interakcije reagentov.
