Quali fattori influenzano la velocità di una reazione chimica?

La temperatura influenza fortemente il tasso di quasi tutte le reazioni chimiche.

Diversi fattori possono influenzare la velocità di una reazione chimica, compresa la pressione, la temperatura, la concentrazione e la presenza di catalizzatori. Questi fattori sono importanti per i chimici professionisti, molti dei quali si guadagnano da vivere migliorando la velocità e l'efficienza delle reazioni chimiche nell'industria, nella scienza e nella medicina.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

La pressione, la temperatura, la concentrazione e la presenza di catalizzatori possono influenzare la velocità delle reazioni chimiche.

Pressione dei gas

Per le reazioni che coinvolgono i gas, la pressione influisce fortemente sulla velocità di reazione. Con l'aumentare della pressione, lo spazio libero tra le molecole diminuisce. Aumenta la possibilità di collisioni tra le molecole, quindi aumenta la velocità di reazione. Il contrario è vero quando diminuisci la pressione.

Concentrazione di soluzioni

Nelle reazioni che coinvolgono soluzioni, la concentrazione delle sostanze nella soluzione influisce direttamente sulla velocità: concentrazioni più elevate portano a reazioni più rapide. Il motivo è più o meno lo stesso di pressione e gas; le molecole in una soluzione altamente concentrata sono raggruppate più strettamente insieme e aumenta la probabilità che si scontrino e reagiscano con altre molecole.

Caldo e Freddo

La temperatura influenza fortemente il tasso di quasi tutte le reazioni chimiche. Quando gli oggetti diventano più caldi, le molecole vibrano più forte e diventano più probabilità di collidere tra loro e reagire. A temperature molto basse, le vibrazioni molecolari sono molto deboli e le reazioni non sono frequenti. Tuttavia, gli effetti della temperatura funzionano su un intervallo limitato; quando le sostanze diventano troppo calde, possono verificarsi reazioni indesiderate. Le sostanze possono fondersi, bruciarsi o subire altre modifiche indesiderate.

Superficie esposta

Una reazione tra un liquido e un solido è limitata dalla capacità delle molecole nel liquido di raggiungere quelle del solido. La superficie esterna del solido è tutto il liquido "vede"; gli strati esterni impediscono le reazioni con il liquido fino a quando non si dissolvono. Ad esempio, per un pezzo di metallo caduto in un becher di acido, l'acido in un primo momento colpisce solo le parti esterne del grumo; le parti interne reagiscono solo quando quelle esterne si dissolvono. D'altra parte, una quantità uguale di polvere metallica reagisce più rapidamente all'acido, perché la forma in polvere espone maggiormente il metallo. Lo stesso vale per le reazioni tra gas e solidi e in misura minore tra i liquidi. Le reazioni tra i gas, al contrario, non sono limitate dall'area della superficie poiché tutte le molecole sono esposte e si muovono liberamente.

Catalizzatori e energia di attivazione

Un catalizzatore è una sostanza chimica che non agisce come prodotto o reagente; invece serve solo a velocizzare la reazione. Molte reazioni chimiche hanno un fabbisogno energetico di attivazione; le molecole hanno bisogno di un "calcio" di energia perché la reazione abbia luogo, come la scintilla necessaria per accendere la benzina in un motore di un'auto. Il catalizzatore riduce il fabbisogno energetico di attivazione, consentendo a più molecole di reagire nelle stesse condizioni.

Sensibilità alla luce

Alcune sostanze chimiche sono sensibili alla luce; certe lunghezze d'onda della luce aggiungono energia alle reazioni, accelerandole notevolmente. Ad esempio, il polistirolo e altre materie plastiche sono sensibili alle onde ultraviolette presenti alla luce del sole. L'ultravioletto rompe i legami tra gli atomi nella plastica, causandone il deterioramento nel tempo. La clorofilla e altre molecole organiche sono anche sensibili alla luce, consentendo alle piante di produrre biomolecole utili dall'anidride carbonica nell'aria; la quantità di luce influisce direttamente sulla salute della pianta.

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