Definitie van reactiviteit in de chemie

In de chemie is reactiviteit een maat voor hoe gemakkelijk een stof een a ondergaat chemische reactie. De reactie kan de stof als zodanig of met andere atomen of verbindingen betreffen, meestal gepaard gaand met het vrijkomen van energie. De meest reactieve elementen en verbindingen kunnen spontaan of explosief ontbranden. Ze branden over het algemeen zowel in water als in de lucht. Reactiviteit is afhankelijk van temperatuur. Door de temperatuur te verhogen, wordt de beschikbare energie voor een chemische reactie vergroot, waardoor de kans groter is.

Een andere definitie van reactiviteit is dat het de wetenschappelijke studie is van chemische reacties en hun kinetiek.

De organisatie van elementen op de periodiek systeem maakt voorspellingen mogelijk met betrekking tot reactiviteit. Zowel zeer elektropositief als zeer sterk elektronegatieve elementen hebben een sterke neiging om te reageren. Deze elementen bevinden zich in de rechterbovenhoek en linkeronderhoek van het periodiek systeem en in bepaalde elementgroepen. De

• Het meest reactieve element is fluor, het eerste element in de halogeengroep.
• Het meest reactieve metaal is francium, het laatste alkalimetaal (en duurste element). Francium is echter een onstabiel radioactief element, alleen te vinden in sporenhoeveelheden. De meest reactieve metaal met een stabiele isotoop is cesium, dat zich direct boven francium op het periodiek systeem bevindt.
• De minst reactieve elementen zijn de edelgassen. Binnen deze groep is helium het minst reactieve element en vormt het geen stabiele verbindingen.
• Metaal kan meerdere oxidatietoestanden hebben en heeft de neiging een gemiddelde reactiviteit te hebben. Metalen met een lage reactiviteit worden genoemd edelmetalen. Het minst reactieve metaal is platina, gevolgd door goud. Vanwege hun lage reactiviteit lossen deze metalen niet gemakkelijk op in sterke zuren. Koningswater, een mengsel van salpeterzuur en zoutzuur, wordt gebruikt om platina en goud op te lossen.

Een stof reageert wanneer de door een chemische reactie gevormde producten een lagere energie (hogere stabiliteit) hebben dan de reactanten. Het energieverschil kan worden voorspeld met behulp van valentiebindingstheorie, atoomorbitaaltheorie en moleculaire orbitaaltheorie. In feite komt het neer op de stabiliteit van elektronen in hun orbitalen. Ongepaarde elektronen zonder elektronen in vergelijkbare orbitalen hebben de meeste kans om te interageren met orbitalen van andere atomen en vormen chemische bindingen. Ongepaarde elektronen met gedegenereerde orbitalen die half gevuld zijn, zijn stabieler maar nog steeds reactief. De minst reactieve atomen zijn die met een gevulde reeks orbitalen (octet).

De stabiliteit van de elektronen in atomen bepaalt niet alleen de reactiviteit van een atoom, maar ook de valentie en het type chemische bindingen dat het kan vormen. Koolstof heeft bijvoorbeeld meestal een valentie van 4 en vormt 4 bindingen omdat de valentie-elektronenconfiguratie in de grondtoestand half gevuld is op 2s² 2p². Een simpele verklaring van reactiviteit is dat het toeneemt met het gemak van het accepteren of doneren van een elektron. In het geval van koolstof kan een atoom 4 elektronen accepteren om zijn orbitaal te vullen of (minder vaak) de vier buitenste elektronen doneren. Hoewel het model is gebaseerd op atoomgedrag, geldt hetzelfde principe voor ionen en verbindingen.

Reactiviteit wordt beïnvloed door de fysische eigenschappen van een monster, de chemische zuiverheid en de aanwezigheid van andere stoffen. Met andere woorden, reactiviteit hangt af van de context waarin een stof wordt bekeken. Zo is bakpoeder en water niet bijzonder reactief, terwijl zuiveringszout en azijn reageren gemakkelijk om kooldioxidegas en natriumacetaat te vormen.

De deeltjesgrootte beïnvloedt de reactiviteit. Zo is een stapel maïszetmeel relatief inert. Als men een directe vlam op het zetmeel aanbrengt, is het moeilijk een verbrandingsreactie op gang te brengen. Als het maïszetmeel echter wordt verdampt om een ​​wolk van deeltjes te maken, is het dat wel ontbrandt gemakkelijk.

Soms wordt de term reactiviteit ook gebruikt om te beschrijven hoe snel een materiaal zal reageren of de snelheid van de chemische reactie. Onder deze definitie zijn de kans op reageren en de snelheid van de reactie door de tariefwet aan elkaar gerelateerd:

Waar snelheid de verandering in molaire concentratie per seconde is in de snelheidsbepalende stap van de reactie, is k de reactieconstante (onafhankelijk van concentratie), en [A] is het product van de molaire concentratie van de reactanten verhoogd tot de reactie volgorde (dat is een, in de basis vergelijking). Volgens de vergelijking geldt: hoe hoger de reactiviteit van de verbinding, hoe hoger de waarde voor k en snelheid.

Soms wordt een soort met een lage reactiviteit "stabiel" genoemd, maar de context moet duidelijk zijn. Stabiliteit kan ook verwijzen naar langzaam radioactief verval of naar de overgang van elektronen van de aangeslagen toestand naar minder energetische niveaus (zoals bij luminescentie). Een niet-reactieve soort kan "inert" worden genoemd. De meeste inerte soorten reageren echter wel onder de juiste omstandigheden om complexen en verbindingen te vormen (bijvoorbeeld edelgassen met een hoger atoomnummer).