Reaktsioonivõime määratlus keemias

Keemias on reaktsioonivõime mõõt, mis näitab, kui kergesti aine a läbib keemiline reaktsioon. Reaktsioon võib hõlmata ainet iseseisvalt või koos teiste aatomite või ühenditega, tavaliselt sellega kaasneb energia eraldumine. Kõige reaktiivsemad elemendid ja ühendid võivad süttida iseeneslikult või plahvatuslikult. Need põlevad üldiselt vees, samuti õhu hapnikku. Reaktsioonivõime sõltub temperatuur. Temperatuuri tõus suurendab keemiliseks reaktsiooniks saadaolevat energiat, muutes selle tavaliselt tõenäolisemaks.

Teine reaktsioonivõime määratlus on, et see on keemiliste reaktsioonide ja nende toimimise teaduslik uurimine kineetika.

Elementide korraldus veebisaidil perioodilisustabel võimaldab ennustada reaktsioonivõimet. Nii väga elektropositiivsed kui ka väga kõrged elektronegatiivsed elemendid on tugev kalduvus reageerida. Need elemendid asuvad perioodilise tabeli paremas ülanurgas ja vasakus nurgas ning teatud elemendirühmades. halogeenid, leelismetallid ja leelismuldmetallid on väga reageerivad.

• Kõige reageerivam element on fluori, esimene element halogeenirühmas.
• Kõige reageerivam metall on frantsium, viimane leelismetall (ja kõige kallim element). Kuid frantsium on ebastabiilne radioaktiivne element, mida leidub vaid vähestes kogustes. kõige reageerivam metall stabiilse isotoobiga on tseesium, mis asub perioodilises tabelis otse frantsiumi kohal.
• Kõige vähem reageerivaid elemente on väärisgaasid. Selles rühmas on heelium kõige vähem reageeriv element, moodustades stabiilseid ühendeid.
• Metallil võib olla mitu oksüdeerumisseisundit ja tavaliselt keskmise reaktsioonivõimega. Madala reaktsioonivõimega metalle nimetatakse väärismetallid. Kõige vähem reageeriv metall on plaatina, millele järgneb kuld. Madala reaktsioonivõime tõttu ei lahustu need metallid tugevates hapetes kergesti. Aqua regia, lämmastikhappe ja soolhappe segu, kasutatakse plaatina ja kulla lahustamiseks.

Aine reageerib siis, kui keemilises reaktsioonis tekkinud toodetel on madalam energia (kõrgem stabiilsus) kui reagentidel. Energiaerinevust saab ennustada valentssideme teooria, aatomorbitaaliteooria ja molekulaarse orbitaalteooria abil. Põhimõtteliselt taandub see elektronide stabiilsusele nende sees orbitaalid. Paarimata elektronid, kus võrreldavates orbitaalides pole elektrone, interakteeruvad kõige tõenäolisemalt teiste aatomite orbitaalidega, moodustades keemilisi sidemeid. Paaritatud elektronid koos degenereerunud orbitaalidega, mis on poolenisti täidetud, on stabiilsemad, kuid siiski reaktiivsed. Kõige vähem reageerivad aatomid on täidetud orbitaalide komplektiga (oktett).

Elektronide stabiilsus aatomites ei määra mitte ainult aatomi reaktsioonivõimet, vaid ka selle valentsi ja keemiliste sidemete tüüpi, mida see võib moodustada. Näiteks süsiniku valents on tavaliselt 4 ja moodustab 4 võlakirja, kuna selle olekute valentselektroni konfiguratsioon on 2 s juures poolenisti täidetud² 2p². Reaktsioonivõime on lihtne seletada sellega, et see suureneb elektronide vastuvõtmise või annetamise lihtsusega. Süsiniku korral võib aatom oma orbitaali täitmiseks võtta vastu 4 elektroni või (harvemini) annetada neli välimist elektroni. Kuigi mudel põhineb aatomi käitumisel, kehtib sama põhimõte ioonide ja ühendite kohta.

Reaktsioonivõimet mõjutavad proovi füüsikalised omadused, selle keemiline puhtus ja muude ainete olemasolu. Teisisõnu, reaktsioonivõime sõltub kontekstist, milles ainet vaadeldakse. Näiteks ei ole söögisooda ja vesi eriti reageerivad söögisooda ja äädikas reageerivad kergesti moodustada gaasiline süsinikdioksiid ja naatriumatsetaat.

Osakeste suurus mõjutab reaktsioonivõimet. Näiteks hunnik maisitärklist on suhteliselt inertsed. Kui tärklist levitatakse otsese leegiga, on põlemisreaktsiooni keeruline algatada. Kui aga maisitärklis aurustatakse osakeste pilve moodustamiseks, siis see süttib kergesti.

Mõnikord kasutatakse terminit reaktsioonivõime ka selleks, et kirjeldada, kui kiiresti materjal reageerib või keemilise reaktsiooni kiirust. Selle määratluse kohaselt on reageerimise võimalus ja reageerimise kiirus üksteisega seotud kiiruse seadusega:

Kus kiirus on molaarse kontsentratsiooni muutus sekundis reaktsiooni kiirust määravas etapis, k on reaktsiooni konstant (sõltumatu kontsentratsioon) ja [A] on reagentide molaarse kontsentratsiooni korrutis, mis on tõstetud reaktsiooni järjekorda (mis on üks, aluselises võrrand). Võrrandi kohaselt on kõrgem ühendi reaktsioonivõime, seda kõrgem on selle väärtus k ja kiirus.

Mõnikord nimetatakse madala reaktsioonivõimega liike "stabiilseteks", kuid kontekst tuleks selgeks teha. Stabiilsus võib tähendada ka aeglast radioaktiivset lagunemist või elektronide üleminekut ergastatud olekust vähem energeetilistele tasanditele (nagu luminestsentsi korral). Mittereaktiivset liiki võib nimetada inertseks. Kuid enamik inertseid liike reageerib tegelikult õigetes tingimustes, moodustades komplekse ja ühendeid (nt kõrgema aatomiarvuga väärisgaase).