Определение реактивности в химии

В химии реактивность является мерой того, насколько легко вещество подвергается химическая реакция. Реакция может включать вещество самостоятельно или вместе с другими атомами или соединениями, обычно сопровождаемое выделением энергии. Наиболее реактивные элементы и соединения могут воспламениться самопроизвольно или взрывоопасно. Они обычно горят в воде, а также кислород в воздухе. Реактивность зависит от температура. Повышение температуры увеличивает энергию, доступную для химической реакции, что обычно делает ее более вероятной.

Другое определение реакционной способности заключается в том, что это научное исследование химических реакций и их кинетика.

Организация элементов на периодическая таблица позволяет делать прогнозы относительно реактивности. И высоко электроположительный и очень электроотрицательные элементы имеют сильную тенденцию реагировать. Эти элементы расположены в верхнем правом и нижнем левом углах периодической таблицы и в определенных группах элементов.

• Наиболее реактивным элементом является фтор, первый элемент в галогеновой группе.
• Самый реактивный металл францияпоследний щелочной металл (а самый дорогой элемент). Тем не менее, франций является нестабильным радиоактивным элементом, встречается только в следовых количествах. самый реактивный металл то, что имеет стабильный изотоп - цезий, который расположен непосредственно над францием в периодической таблице.
• Наименее реактивными элементами являются благородные газы. В этой группе гелий является наименее реакционноспособным элементом, не образующим стабильных соединений.
• Металл может иметь несколько степеней окисления и иметь промежуточную реакционную способность. Металлы с низкой реакционной способностью называются благородные металлы. Наименее реакционноспособным металлом является платина, за которой следует золото. Из-за своей низкой реакционной способности эти металлы плохо растворяются в сильных кислотах. Царская водка, смесь азотной кислоты и соляной кислоты, используется для растворения платины и золота.

Вещество реагирует, когда продукты, образующиеся в результате химической реакции, имеют более низкую энергию (более высокую стабильность), чем реагенты. Разность энергий может быть предсказана с использованием теории валентных связей, теории атомных орбит и теории молекулярных орбит. В основном это сводится к стабильности электронов в их орбитали. Неспаренные электроны без электронов на сравнимых орбиталях наиболее вероятно взаимодействуют с орбиталями других атомов, образуя химические связи. Непарные электроны с вырожденными орбиталями, которые наполовину заполнены, более стабильны, но все же реагируют. Наименее реакционноспособными являются атомы с заполненным набором орбиталей (октет).

Стабильность электронов в атомах определяет не только реакционную способность атома, но и его валентность и тип химических связей, которые он может образовывать. Например, углерод обычно имеет валентность 4 и образует 4 связи, потому что его конфигурация валентных электронов в основном состоянии наполовину заполнена за 2 с² 2р². Простое объяснение реактивности состоит в том, что она увеличивается с легкостью принятия или дарения электрона. В случае углерода атом может принять 4 электрона для заполнения своей орбитали или (реже) пожертвовать четыре внешних электрона. Хотя модель основана на атомном поведении, тот же принцип применим к ионам и соединениям.

На реакционную способность влияют физические свойства образца, его химическая чистота и наличие других веществ. Другими словами, реакционная способность зависит от контекста, в котором рассматривается вещество. Например, пищевая сода и вода не особенно реактивны, в то время как пищевая сода и уксус легко реагируют с образованием углекислого газа и ацетата натрия.

Размер частиц влияет на реакционную способность. Например, куча кукурузного крахмала относительно инертна. Если на крахмал подать прямое пламя, трудно инициировать реакцию горения. Однако, если кукурузный крахмал испаряется, образуя облако частиц, он легко воспламеняется.

Иногда термин «реакционная способность» также используется для описания того, как быстро будет реагировать материал или скорость химической реакции. Согласно этому определению шанс реакции и скорость реакции связаны друг с другом законом скорости:

Если скорость представляет собой изменение молярной концентрации в секунду на определяющей скорость стадии реакции, k представляет собой константу реакции (независимо от концентрации), а [A] - это продукт молярной концентрации реагентов, поднятой до порядка реакции (который равен единице в основной уравнение). Согласно уравнению, чем выше реакционная способность соединения, тем выше его значение для k и скорость.

Иногда вид с низкой реакционной способностью называют «стабильным», но следует проявлять осторожность, чтобы сделать контекст ясным. Стабильность также может относиться к медленному радиоактивному распаду или к переходу электронов из возбужденного состояния на менее энергетические уровни (как при люминесценции). Нереактивный вид можно назвать «инертным». Однако большинство инертных частиц действительно реагируют при правильных условиях с образованием комплексов и соединений (например, благородных газов с более высоким атомным номером).