תגובה כימית היא טרנספורמציה של החומר ההתחלתי (ריאגנט) לאחר, שבה גרעיני האטומים נשארים ללא שינוי, אך מתרחש תהליך הפיזור מחדש של אלקטרונים וגרעינים. כתוצאה מתגובה כזו, לא רק מספר גרעיני האטום אינו משתנה, אלא גם ההרכב האיזוטופי של יסודות כימיים.
תכונות של תגובות כימיות
תגובות מתרחשות על ידי ערבוב או מגע פיזי של ריאגנטים, או מעצמם, או על ידי העלאת הטמפרטורה, או על ידי שימוש בזרזים, או על ידי חשיפה לאור, וכן הלאה.
תהליכים כימיים המתרחשים בחומר שונים במידה רבה מתהליכים פיזיקליים ומתמורות גרעיניות. התהליך הפיזי מרמז על שימור ההרכב, אולם צורת הצבירה או מצב הצבירה עשויים להשתנות. התוצאה של תגובה כימית היא חומר חדש בעל תכונות מיוחדות השונות באופן משמעותי מהריאגנטים. אבל ראוי לציין שבמהלך תהליכים כימיים, אטומים של יסודות חדשים לעולם לא נוצרים: זה נובע מהעובדה שכל התמורות מתרחשות רק במעטפת האלקטרונים ואינןלהשפיע על הליבה. תגובות גרעיניות משנות את האטומים של הגרעין של כל היסודות המשתתפים בתהליך זה, וזו הסיבה להיווצרות אטומים חדשים.
שימוש בתגובות כימיות
תגובות כימיות עוזרות לקבל כמעט כל חומר שניתן למצוא בטבע בכמויות מוגבלות או בכלל לא. בעזרת תהליכים כימיים ניתן לסנתז חומרים חדשים, לא ידועים שיכולים להועיל לאדם בחייו.
עם זאת, השפעה חסרת יכולת וחסרת אחריות על הסביבה וכל התהליכים הטבעיים עם כימיקלים עלולה לשבש באופן משמעותי את המחזורים הטבעיים הקיימים, מה שמציב את הנושא הסביבתי בראש סדר העדיפויות וגורם לנו לחשוב על שימוש רציונלי במשאבי טבע ועל שימור של הסביבה.
סיווג של תגובות כימיות
ישנן קבוצות רבות ושונות של תגובות כימיות: על ידי נוכחות של גבולות פאזה, שינויים בדרגת החמצון, השפעה תרמית, סוג הטרנספורמציה של ריאגנטים, כיוון הזרימה, השתתפות זרז וקריטריון של ספונטניות.
במאמר זה, נשקול רק את הקבוצה בכיוון הזרימה.
תגובות כימיות בכיוון הזרימה
ישנם שני סוגים של תגובות כימיות - בלתי הפיך והפיך. תגובות כימיות בלתי הפיכות הן אלו שמתקיימות רק בכיוון אחד ומביאותשהיא ההמרה של מגיבים לתוצרי תגובה. אלה כוללים בעירה ותגובות המלוות ביצירת גז או משקעים - במילים אחרות, כאלה שממשיכים "עד הסוף".
הפיך - אלו הן תגובות כימיות שמתקיימות בשני כיוונים בבת אחת, מנוגדות זו לזו. במשוואות המציגות את מהלך התגובות ההפיכות, סימן השוויון מוחלף בחצים המצביעים לכיוונים שונים. סוג זה מחולק לתגובות ישירות והפוכות. מכיוון שחומרי המוצא של תגובה הפיכה נצרכים ונוצרים בו-זמנית, הם אינם הופכים לחלוטין לתוצר תגובה, ולכן נהוג לומר שתגובות הפיכות אינן מגיעות עד לסיומן. התוצאה של תגובה הפיכה היא תערובת של מגיבים ומוצרי תגובה.
מהלך של אינטראקציות הפיכות (הן ישירות והן הפכות) של ריאגנטים יכול להיות מושפע מלחץ, ריכוז ריאגנטים, טמפרטורה.
שיעורי תגובה קדימה ואחורה
קודם כל, כדאי להבין את המושגים. קצב תגובה כימית הוא כמות החומר הנכנס לתגובה או נוצרת במהלכה ליחידת זמן ליחידת נפח.
האם קצב התגובה ההפוכה תלוי בגורמים כלשהם והאם ניתן לשנות אותו איכשהו?
אתה יכול. ישנם חמישה גורמים עיקריים שיכולים לשנות את קצב הזרימה של תגובות קדימה ואחורות:
- ריכוז חומרים,
- שטח פני השטח של ריאגנטים,
- לחץ,
- נוכחות או היעדר זרז,
- טמפרטורה.
לפי ההגדרה ניתן לקבל את הנוסחה: ν=ΔС/Δt, שבה ν הוא קצב התגובה, ΔС הוא השינוי בריכוז, Δt הוא זמן התגובה. אם ניקח את זמן התגובה כערך קבוע, אז מסתבר שהשינוי בקצב הזרימה שלו עומד ביחס ישר לשינוי בריכוז הריאגנטים. לפיכך, אנו מוצאים שהשינוי בקצב התגובה גם הוא ביחס ישר לשטח הפנים של המגיבים עקב עלייה במספר חלקיקי המגיבים והאינטראקציה ביניהם. שינויים בטמפרטורה משפיעים גם הם. בהתאם לעלייה או ירידה שלו, ההתנגשות של חלקיקי חומר עולה או יורדת, וכתוצאה מכך משתנה קצב הזרימה של תגובות ישירות והפוכות.
איזו השפעה יש לשינוי בלחץ על המגיבים? שינויים בלחץ ישפיעו על קצב התגובה רק בסביבה גזית. כתוצאה מכך, המהירות תגדל ביחס לשינויים בלחץ.
השפעתו של זרז על מהלך התגובות, כולל תגובות ישירות והפוכות, חבויה בהגדרה של זרז, שתפקידו העיקרי הוא בדיוק אותה עלייה בקצב האינטראקציה של ריאגנטים.
