Un concept fondamental dans toute réaction chimique est celui des «ensembles», ou des groupes. Cette idée tient compte du fait que les joueurs fondamentaux dans une réaction - des atomes et des molécules - sont trop petits pour être vus, et aucune réaction perceptible seront composées d'un grand nombre d'entre eux. Tout résultat observable d'une réaction chimique sera le résultat de la moyenne de ce qui arrive à ce grand groupe, ou d'un ensemble de particules. Il n'y a rien de mystérieux dans le concept d '«ensemble», et d'innombrables exemples analogues existent à des échelles plus familiers. Un sac de popcorn micro-ondes est un bon exemple d'un ensemble, ou une salle pleine de gens.
Kinetics
L'énergie d'activation d'une réaction détermine sa cinétique.
Le «cinétique» d'une réaction chimique se réfère à la rapidité avec laquelle elle se produit. La suppression d'un antiacide dans l'eau produit une réaction «rapide» qui peut être observé par le pétillement des bulles, tandis que la transformation du métal en rouille est une réaction "lente" qui prend généralement trop de temps à regarder. Mais, de plus, une réaction chimique n'est pas une entité unique, mais est constitué de la conduite d'un ensemble de particules. Un taux de réaction est déterminée par le temps qu'il faut, en moyenne, pour les particules de l'objet du changement qui définit cette réaction particulière. La cinétique de la réaction sont toujours déterminées par son "énergie d'activation," l'énergie nécessaire pour un atome ou une molécule de passer de son état initial à l'état final. L'énergie d'activation peut être visualisé comme une colline. Le plus élevé de la colline, plus il faudra prendre (en moyenne, bien sûr) pour les réactifs de l'escalader et dévaler l'autre côté
Kinetics: Popcorn analogie
ne sont pas tous des particules dans un ensemble réagissent à la fois.
Le popcorn analogie est utile ici. Une fois le sac est placé dans des "conditions de réaction" (c'est-à micro-ondes est allumé), il faut quelques minutes pour qu'il arrive quelque chose. Puis, quelques grains de bruit, puis un peu plus. Après environ deux minutes, le popping qui se passe trop vite à compter de l'individu pops. Puis il ralentit, mais il ya toujours quelques grains qui ne sont pas pop jusqu'à la toute fin. On pourrait dire que le taux moyen de la réaction de pop-corn est d'environ deux minutes, mais cela prend plus de temps pour la réaction d '«aller jusqu'au bout." C'est exactement la même chose qui se passe avec l'antiacide et le métal rouille. Le temps nécessaire à un atome de métal de la rouille moyenne est beaucoup plus long que le temps pour une particule d'anti-acide moyenne à se tourner vers fizz, parce que l'énergie d'activation est plus élevé. Dans le même temps, certains atomes métalliques individuels peuvent rouiller plus rapidement que certains antiacide particules fizz.
Équilibre
équilibre individuel est déterminé par quel Etat a la plus faible énergie.
équilibre se réfère à l'état final préféré d'une réaction chimique. Pour chaque réaction, réaction inverse est également possible. La rouille peut revenir en arrière en métal brillant - la réaction existe, il n'est tout simplement pas très probable. Parmi les millions de particules de rouille sur la surface d'une clôture, peut-être on aura de-oxyder de revenir en métal. Cela ne suffit pas de constater, en tout cas, la réaction "avant" seront relativement rapidement se transformer de nouveau dans la rouille. Si l'énergie d'activation est une colline, l'équilibre est déterminée par le côté de la colline a une vallée profonde, ou d'énergie inférieure. Dans certains cas, comme la clôture rouillée et le maïs éclaté, la vallée est beaucoup plus profonde de l'autre côté, et se retournant pour regarder de l'autre côté de la colline (qui est l'énergie d'activation pour la réaction inverse), il est beaucoup était plus élevé que l'autre côté. Dans ce cas, la réaction essentiellement "va à son terme» et les atomes ont tendance à traverser la colline d'activation et de rester dans la vallée profonde. Dans d'autres cas, les vallées sont d'égale profondeur et l'équilibre qui est atteint implique atomes des deux côtés de la réaction
équilibre de droits:. Chambre analogie
le début et la fin des états de une réaction peut être considérée comme "pièces".
Le popcorn analogie est moins utile pour une démonstration d'équilibre, comme du pop-corn n'est pas typiquement un-pop. Au lieu de cela, imaginez une chambre avec une vingtaine de personnes à l'intérieur. La température est augmentée progressivement jusqu'à ce qu'il soit trop chaud. À différents moments, les gens vont se lever et aller dans la pièce d'à côté - mais la chambre d'à côté est inconfortablement froid. À différents moments, certaines personnes vont quitter la deuxième chambre et de revenir dans la première. (Par souci de l'exemple, les gens sont confinés à ces seuls deux chambres.) Finalement, le groupe de personnes va atteindre un état d'équilibre avec peut-être une dizaine de personnes dans chaque chambre à tout moment. Parfois, les gens se lever et changer de chambre, mais le passage de la chambre froide de la salle chaude n'est pas nécessairement plus ou moins favorable que la "réaction inverse" de la salle chaude au froid. Un bon exemple d'une réaction qui vient à l'équilibre est l'évaporation de l'eau à partir d'une masse d'eau dans l'air. Si l'air est d'abord «à sec», la réaction directe est très favorable et beaucoup d'eau va s'évaporer. Finalement, cependant, en supposant que la circulation d'air minimal, l'air devient plus humide et il sera moins favorable pour l'eau de s'évaporer en elle. En fait, un peu d'eau va redevenir liquide et retourner dans le corps de l'eau. L'équilibre est atteint lorsque un nombre égal de molécules d'eau sont évaporation et de condensation en un point donné dans le temps.
Équilibre dans les processus biologiques
vie existe loin de l'équilibre.
Il est à noter de nombreuses réactions biologiques sont tenus d'atteindre l'équilibre par des processus complexes dans le corps. Cet état hors équilibre permet à l'énergie chimique pour être exploitée pour l'utilisation d'un cœur qui bat, le fonctionnement des reins et de licenciement neurones. Dans le cas d'un organisme vivant, pour atteindre l'équilibre est à bien des égards l'équivalent de la mort.
Énergie
Cinétique et thermodynamique étudier l'énergie des différents états. Les réactions chimiques
ont des taux caractéristiques et les états d'équilibre. Les raisons pour lesquelles - par exemple, pourquoi l'énergie d'activation pour la rouille est supérieure à celle de la réaction d'antiacide, ou pourquoi la différence d'énergie entre le départ et l'état final d'une réaction est petit et un autre est grande - sont complexes et varient de la réaction à la réaction, mais ils dépendent toujours des coûts énergétiques et des avantages associés aux changements dans la structure et l'environnement des particules. Les domaines de la cinétique et la thermodynamique explorer ces questions en profondeur.
