Reaktivitetsdefinition i kemi

I kemi er reaktivitet et mål for, hvor let et stof gennemgår en kemisk reaktion. Reaktionen kan involvere stoffet alene eller med andre atomer eller forbindelser, generelt ledsaget af en frigivelse af energi. De mest reaktive elementer og forbindelser kan antændes spontant eller eksplosivt. De forbrænder generelt i vand såvel som ilt i luften. Reaktivitet er afhængig af temperatur. At øge temperaturen øger den tilgængelige energi til en kemisk reaktion, hvilket normalt gør det mere sandsynligt.

En anden definition af reaktivitet er, at det er den videnskabelige undersøgelse af kemiske reaktioner og deres kinetik.

Organiseringen af ​​elementer på periodiske system muliggør forudsigelser vedrørende reaktivitet. Både meget elektropositive og meget elektronegative elementer har en stærk tendens til at reagere. Disse elementer er placeret i øverste højre og nedre venstre hjørne af den periodiske tabel og i visse elementgrupper. Det halogener, alkalimetaller og jordalkalimetaller er meget reaktive.

• Det mest reaktive element er fluor, det første element i halogengruppen.
• Det mest reaktive metal er francium, det sidste alkalimetal (og dyreste element). Dog er francium et ustabilt radioaktivt element, der kun findes i spormængder. Det mest reaktive metal der har en stabil isotop er cæsium, som er placeret direkte over francium på det periodiske bord.
• De mindst reaktive elementer er ædelgasser. I denne gruppe er helium det mindst reaktive element og danner ingen stabile forbindelser.
• Metal kan have flere oxidationstilstande og har en tendens til at have mellemreaktivitet. Metaller med lav reaktivitet kaldes ædelmetaller. Det mindst reaktive metal er platin efterfulgt af guld. På grund af deres lave reaktivitet opløses disse metaller ikke let i stærke syrer. Aqua regia, en blanding af salpetersyre og saltsyre, bruges til at opløse platin og guld.

Et stof reagerer, når produkterne, der er dannet fra en kemisk reaktion, har lavere energi (højere stabilitet) end reaktanterne. Energiforskellen kan forudsiges ved hjælp af valensbindingsteori, atomisk orbitalteori og molekylær orbitalteori. Grundlæggende koges det ned til stabiliteten af ​​elektroner i deres orbitaler. Uparrede elektroner uden elektroner i sammenlignelige orbitaler er mest sandsynligt, at de interagerer med orbitaler fra andre atomer og danner kemiske bindinger. Uparrede elektroner med degenererede orbitaler, der er halvfyldte, er mere stabile, men stadig reaktive. De mindst reaktive atomer er dem med et fyldt sæt orbitaler (oktet).

Elektronenes stabilitet i atomer bestemmer ikke kun et atoms reaktivitet, men dets valens og den type kemiske bindinger, det kan danne. For eksempel har carbon normalt en valens på 4 og danner 4 bindinger, fordi dens jordtilstandsvalenselektronkonfiguration er halvfyldt ved 2s² 2p². En simpel forklaring af reaktivitet er, at den øges med let at acceptere eller donere et elektron. I tilfælde af kulstof kan et atom enten acceptere 4 elektroner for at udfylde dets orbital eller (mindre ofte) donere de fire ydre elektroner. Mens modellen er baseret på atomadfærd, gælder det samme princip for ioner og forbindelser.

Reaktiviteten påvirkes af de fysiske egenskaber af en prøve, dens kemiske renhed og tilstedeværelsen af ​​andre stoffer. Med andre ord afhænger reaktiviteten af ​​den kontekst, hvori et stof ses. For eksempel er bagepulver og vand ikke særlig reaktive bagepulver og eddike reagerer let til dannelse af carbondioxidgas og natriumacetat.

Partikelstørrelse påvirker reaktiviteten. For eksempel er en bunke majsstivelse relativt inert. Hvis man påfører stivelsen en direkte flamme, er det vanskeligt at starte en forbrændingsreaktion. Men hvis majsstivelsen fordampes for at skabe en sky af partikler, er det antændes let.

Undertiden bruges udtrykket reaktivitet også til at beskrive, hvor hurtigt et materiale vil reagere eller hastigheden af ​​den kemiske reaktion. Under denne definition er chancen for at reagere og reaktionens hastighed forbundet med hinanden ved hjælp af takstloven:

Hvor hastigheden er ændringen i molkoncentration pr. Sekund i det hastighedsbestemmende trin i reaktionen, er k reaktionskonstanten (uafhængig af koncentration), og [A] er produktet fra den molære koncentration af reaktanterne hævet til reaktionsordenen (som er en i den basiske ligning). I henhold til ligningen, jo højere er reaktiviteten af ​​forbindelsen, jo højere er dens værdi for k og hastighed.

Nogle gange kaldes en art med lav reaktivitet "stabil", men man bør sørge for at gøre konteksten klar. Stabilitet kan også henvise til langsomt radioaktivt henfald eller til overgangen af ​​elektroner fra den ophidsede tilstand til mindre energiske niveauer (som ved luminescens). En ikke-reaktiv art kan kaldes "inert". Imidlertid reagerer de fleste inerte arter faktisk under de rigtige betingelser for at danne komplekser og forbindelser (for eksempel ædelgasser med større atomantal).