Ķīmiskajā reaktivitāte ir mēraukla tam, cik viegli viela iziet a ķīmiskā reakcija. Reakcija var būt saistīta ar vielu atsevišķi vai kopā ar citiem atomiem vai savienojumiem, parasti kopā ar enerģijas izdalīšanos. Reaktīvākie elementi un savienojumi var aizdegties spontāni vai eksplozīvi. Parasti tās sadedzina ūdenī, kā arī skābekli gaisā. Reaktivitāte ir atkarīga no temperatūra. Temperatūras paaugstināšanās palielina ķīmiskajai reakcijai pieejamo enerģiju, parasti padarot to lielāku iespējamību.
Vēl viena reaģētspējas definīcija ir tāda, ka tas ir ķīmisko reakciju un to zinātniskais pētījums kinētika.
Reaktivitātes tendence periodiskajā tabulā
Elementu organizācija periodiskā tabula ļauj prognozēt reaģētspēju. Gan ļoti elektropozitīvi, gan ļoti labi elektronegatīvie elementi ir izteikta tendence reaģēt. Šie elementi atrodas periodiskās tabulas augšējā labajā un apakšējā stūrī un noteiktās elementu grupās. halogēni, sārmu metāli un sārmzemju metāli ir ļoti reaģējoši.
- Visreaģējošākais elements ir fluors, pirmais elements halogēna grupā.
- Visreaģējošākais metāls ir francijs, pēdējais sārmu metāls (un visdārgākais elements). Tomēr francijs ir nestabils radioaktīvs elements, kas atrodams tikai nelielos daudzumos. reaktīvākais metāls kam ir stabils izotops, ir cēzijs, kas atrodas tieši virs francija periodiskajā tabulā.
- Vismazāk reaģējošie elementi ir cēlgāzes. Šajā grupā hēlijs ir vismazāk reaģējošais elements, neveidojot stabilus savienojumus.
- Metālam var būt vairāki oksidācijas stāvokļi, un tai parasti ir vidēja reaktivitāte. Tiek saukti metāli ar zemu reaģētspēju cēlmetāli. Vismazāk reaģējošais metāls ir platīns, kam seko zelts. Zemas reaktivitātes dēļ šie metāli viegli neizšķīst spēcīgās skābēs. Ūdens regija, slāpekļskābes un sālsskābes maisījums, tiek izmantots platīna un zelta izšķīdināšanai.
Kā darbojas reaktivitāte
Viela reaģē, ja ķīmiskās reakcijas rezultātā iegūtajiem produktiem ir zemāka enerģija (augstāka stabilitāte) nekā reaģentiem. Enerģijas atšķirību var paredzēt, izmantojot valences saites teoriju, atomu orbitāļu teoriju un molekulāro orbitāļu teoriju. Būtībā tas vārās līdz elektronu stabilitātei to vidē orbitāles. Pārī nesavienoti elektroni, kuros salīdzināmajās orbitālēs nav elektronu, visdrīzāk mijiedarbojas ar citu atomu orbitāļiem, veidojot ķīmiskās saites. Nepāra elektroni ar deģenerētām orbītām, kas ir daļēji aizpildīti, ir stabilāki, bet joprojām ir reaģējoši. Vismazāk reaģējošie atomi ir tie, kuriem ir piepildīta orbitāļu kopa (oktets).
Elektronu stabilitāte atomos nosaka ne tikai atoma reaktivitāti, bet arī tā valenci un ķīmisko saišu veidu, ko tā var veidot. Piemēram, oglekļa valents parasti ir 4 un veido 4 saites, jo tā zemes stāvokļa valences elektronu konfigurācija ir puse aizpildīta pie 2 s2 2p2. Vienkāršs reaktivitātes skaidrojums ir tāds, ka tas palielinās, viegli pieņemot vai ziedojot elektronu. Oglekļa gadījumā atoms var vai nu pieņemt 4 elektronus, lai piepildītu savu orbitāli, vai (retāk) ziedot četrus ārējos elektronus. Kaut arī modeļa pamatā ir atomu uzvedība, tas pats princips attiecas uz joniem un savienojumiem.
Reaģētspēju ietekmē parauga fizikālās īpašības, tā ķīmiskā tīrība un citu vielu klātbūtne. Citiem vārdiem sakot, reaģētspēja ir atkarīga no konteksta, kurā viela tiek apskatīta. Piemēram, cepamais soda un ūdens nav īpaši reaģējoši, kamēr cepamā soda un etiķis viegli reaģē lai veidotu oglekļa dioksīda gāzi un nātrija acetātu.
Daļiņu lielums ietekmē reaģētspēju. Piemēram, kukurūzas cietes kaudze ir salīdzinoši inerta. Ja cietei uzliek tiešu liesmu, ir grūti sākt degšanas reakciju. Tomēr, ja kukurūzas ciete tiek iztvaicēta, veidojot daļiņu mākoni, tā viegli aizdegas.
Dažreiz terminu reaģētspēja izmanto arī, lai aprakstītu, cik ātri materiāls reaģēs, vai ķīmiskās reakcijas ātrumu. Saskaņā ar šo definīciju reaģēšanas iespēja un reakcijas ātrums ir savstarpēji saistīti ar likmes likumu:
Likme = k [A]
Kur ātrums ir molārās koncentrācijas izmaiņas sekundē reakcijas ātrumu noteikšanas posmā, k ir reakcijas konstante (neatkarīgi no koncentrācija), un [A] ir reaģentu molārās koncentrācijas reizinājums, kas paaugstināts līdz reakcijas secībai (kas ir viens, pamata vienādojums). Saskaņā ar vienādojumu, jo augstāka ir savienojuma reaktivitāte, jo augstāka ir tā vērtība k un ātrums.
Stabilitāte pret reaģētspēju
Dažreiz sugas ar zemu reaģētspēju sauc par "stabilām", taču jārūpējas, lai konteksts būtu skaidrs. Stabilitāte var attiekties arī uz lēnu radioaktīvo sabrukšanu vai elektronu pāreju no ierosinātā stāvokļa uz mazāk enerģētiskiem līmeņiem (kā luminiscences apstākļos). Nereaģējošu sugu var saukt par “inertu”. Tomēr vairums inerto sugu faktiski reaģē pareizajos apstākļos, veidojot kompleksus un savienojumus (piemēram, cēlgāzes ar lielāku atomu skaitu).