Szybkość reakcji chemicznej zależy od tego, jak często i jak skutecznie zderzają się cząsteczki reagentów oraz jak łatwo pokonują barierę energetyczną procesu (energię aktywacji). Dlatego dwa klasyczne sposoby przyspieszania reakcji to zmiana stężenia i temperatury.
Dlaczego "zwiększyć, a temperaturę podwyższyć." jest poprawne?
Gdy zwiększa się stężenie substratów, w tej samej objętości znajduje się więcej cząsteczek reagentów. Skutkuje to większą liczbą zderzeń w jednostce czasu, a w konsekwencji (dla wielu reakcji) większą liczbą zderzeń skutecznych, czyli prowadzących do powstania produktu. Z kolei podwyższenie temperatury zwiększa średnią energię kinetyczną cząsteczek i powoduje, że większa ich część ma energię wystarczającą do pokonania energii aktywacji. W ujęciu jakościowym odpowiada temu wzrost stałej szybkości reakcji.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- "zmniejszyć, a temperaturę obniżyć." Zmniejszenie stężenia obniża częstość zderzeń, a obniżenie temperatury zmniejsza energię cząsteczek i zwykle zmniejsza stałą szybkości. Oba czynniki typowo spowalniają reakcję.
- "zmniejszyć, a temperaturę podwyższyć." Podwyższenie temperatury może przyspieszać, ale jednoczesne zmniejszenie stężenia działa w stronę spowolnienia. Pytanie dotyczy sposobu zwiększenia szybkości, więc wybór zawierający czynnik spowalniający nie spełnia założenia wprost.
- "zwiększyć, a temperaturę obniżyć." Zwiększenie stężenia przyspiesza, lecz obniżenie temperatury zwykle spowalnia, bo mniej cząsteczek ma energię pozwalającą pokonać energię aktywacji. To również nie jest jednoznaczna strategia "zwiększania szybkości".
Wskazówka egzaminacyjna: jeśli pytanie pyta ogólnie o przyspieszenie reakcji (bez wyjątków i dodatkowych warunków), standardowa odpowiedź obejmuje: większe stężenie, wyższą temperaturę, większą powierzchnię kontaktu (dla ciał stałych) lub katalizator. W tym zadaniu testowane są dwa pierwsze czynniki.
