Reaktivitätsdefinition in der Chemie

In der Chemie ist die Reaktivität ein Maß dafür, wie leicht eine Substanz a durchläuft chemische Reaktion. Die Reaktion kann die Substanz allein oder mit anderen Atomen oder Verbindungen beinhalten, im Allgemeinen begleitet von einer Energiefreisetzung. Die reaktivsten Elemente und Verbindungen können sich spontan oder explosionsartig entzünden. Sie verbrennen in der Regel in Wasser sowie im Luftsauerstoff. Die Reaktivität ist abhängig von Temperatur. Durch Erhöhen der Temperatur wird die für eine chemische Reaktion verfügbare Energie erhöht, was normalerweise die Wahrscheinlichkeit erhöht.

Eine andere Definition der Reaktivität ist, dass es sich um die wissenschaftliche Untersuchung chemischer Reaktionen und ihrer Reaktionen handelt Kinetik.

Die Organisation von Elementen auf der Periodensystem ermöglicht Vorhersagen bezüglich der Reaktivität. Sowohl hoch elektropositiv als auch hoch elektronegative Elemente haben eine starke Tendenz zu reagieren. Diese Elemente befinden sich in der oberen rechten und unteren linken Ecke des Periodensystems und in bestimmten Elementgruppen. Das

• Das reaktivste Element ist Fluor, das erste Element in der Halogengruppe.
• Das reaktivste Metall ist Francium, das letzte Alkalimetall (und teuerstes Element). Francium ist jedoch ein instabiles radioaktives Element, das nur in Spuren vorhanden ist. Das reaktivstes Metall Das stabile Isotop ist Cäsium, das sich direkt über Francium im Periodensystem befindet.
• Die am wenigsten reaktiven Elemente sind die Edelgase. Innerhalb dieser Gruppe ist Helium das am wenigsten reaktive Element und bildet keine stabilen Verbindungen.
• Metall kann mehrere Oxidationsstufen aufweisen und neigt dazu, eine mittlere Reaktivität zu haben. Metalle mit geringer Reaktivität werden genannt Edelmetalle. Das am wenigsten reaktive Metall ist Platin, gefolgt von Gold. Aufgrund ihrer geringen Reaktivität lösen sich diese Metalle nicht leicht in starken Säuren. Königswasserwird eine Mischung aus Salpetersäure und Salzsäure verwendet, um Platin und Gold aufzulösen.

Eine Substanz reagiert, wenn die aus einer chemischen Reaktion gebildeten Produkte eine geringere Energie (höhere Stabilität) aufweisen als die Reaktanten. Die Energiedifferenz kann unter Verwendung der Valenzbindungstheorie, der Atomorbitaltheorie und der Molekülorbitaltheorie vorhergesagt werden. Grundsätzlich läuft es auf die Stabilität der Elektronen in ihrem Orbitale. Ungepaarte Elektronen ohne Elektronen in vergleichbaren Orbitalen interagieren am wahrscheinlichsten mit Orbitalen anderer Atome und bilden chemische Bindungen. Ungepaarte Elektronen mit entarteten Orbitalen, die zur Hälfte gefüllt sind, sind stabiler, aber immer noch reaktiv. Die am wenigsten reaktiven Atome sind solche mit einem gefüllten Satz von Orbitalen (Oktett).

Die Stabilität der Elektronen in Atomen bestimmt nicht nur die Reaktivität eines Atoms, sondern auch seine Wertigkeit und die Art der chemischen Bindungen, die es bilden kann. Beispielsweise hat Kohlenstoff normalerweise eine Valenz von 4 und bildet 4 Bindungen, da seine Valenzelektronenkonfiguration im Grundzustand bei 2s zur Hälfte gefüllt ist² 2p². Eine einfache Erklärung für die Reaktivität ist, dass sie mit der Leichtigkeit zunimmt, ein Elektron anzunehmen oder abzugeben. Im Fall von Kohlenstoff kann ein Atom entweder 4 Elektronen aufnehmen, um sein Orbital zu füllen, oder (seltener) die vier äußeren Elektronen abgeben. Während das Modell auf atomarem Verhalten basiert, gilt das gleiche Prinzip für Ionen und Verbindungen.

Die Reaktivität wird durch die physikalischen Eigenschaften einer Probe, ihre chemische Reinheit und das Vorhandensein anderer Substanzen beeinflusst. Mit anderen Worten, die Reaktivität hängt vom Kontext ab, in dem eine Substanz betrachtet wird. Zum Beispiel sind Backpulver und Wasser nicht besonders reaktiv, während Backpulver und Essig reagieren leicht um Kohlendioxidgas und Natriumacetat zu bilden.

Die Partikelgröße beeinflusst die Reaktivität. Beispielsweise ist ein Haufen Maisstärke relativ inert. Wenn man eine direkte Flamme auf die Stärke anwendet, ist es schwierig, eine Verbrennungsreaktion auszulösen. Wenn jedoch die Maisstärke verdampft wird, um eine Partikelwolke zu bilden, ist dies der Fall entzündet sich leicht.

Manchmal wird der Begriff Reaktivität auch verwendet, um zu beschreiben, wie schnell ein Material reagiert oder wie schnell die chemische Reaktion abläuft. Nach dieser Definition hängen die Reaktionswahrscheinlichkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit durch das Geschwindigkeitsgesetz zusammen:

Wo Geschwindigkeit die Änderung der molaren Konzentration pro Sekunde im geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Reaktion ist, ist k die Reaktionskonstante (unabhängig von Konzentration), und [A] ist das Produkt der molaren Konzentration der Reaktanten, die auf die Reaktionsreihenfolge (die im Basen eins ist) erhöht sind Gleichung). Gemäß der Gleichung ist der Wert für k und die Geschwindigkeit umso höher, je höher die Reaktivität der Verbindung ist.

Manchmal wird eine Art mit geringer Reaktivität als "stabil" bezeichnet, aber es sollte darauf geachtet werden, den Kontext klar zu machen. Stabilität kann sich auch auf einen langsamen radioaktiven Zerfall oder auf den Übergang von Elektronen vom angeregten Zustand zu weniger energetischen Niveaus (wie bei der Lumineszenz) beziehen. Eine nicht reaktive Spezies kann als "inert" bezeichnet werden. Die meisten inerten Spezies reagieren jedoch tatsächlich unter den richtigen Bedingungen unter Bildung von Komplexen und Verbindungen (z. B. Edelgase mit höherer Atomzahl).