同學們在掃地時

發現鐵夾的這個地方有點生鏽

這是去年新買的夾子

不知不覺間就生鏽了

你是否遇過這樣的情形呢？

鐵生鏽的速度好像很慢

要很久才會形成一點點的鐵鏽

不過同學們曾經做過的酸鹼中和滴定實驗

卻是滴下去就馬上反應了

還有石蕊試紙也是碰到酸性或鹼性溶液就立刻變色了

怎麼有些物質反應快

有些反應慢？

這是什麼原因呢？

以前國中學過的實驗中

把碳酸鈉水溶液加氯化鈣水溶液的時候

不需要加熱就立刻產生一大堆白色的碳酸鈣沈澱

可是進行酯化反應實驗的時候

卻一定要加熱煮一煮

要不然不太會反應呢！

所以到底哪些物質反應快?

哪些反應慢呢？

反應速率的快慢又跟哪些因素有關係呢？

在「碰撞學說」單元中

我們曾經學過

化學反應的發生

需要參與反應的各粒子互相碰撞

而且

除了粒子需要互相碰撞之外

粒子的動能以及碰撞的位置與方向也非常重要喔！

若粒子的能量不夠

則無法發生反應

粒子本身所具備的動能

必須超過低限能

才可能發生反應

另外

粒子碰撞的位置和方向也必須要有利於發生反應

不然也是不會反應的喔！

例如：氨與氯化氫反應變成氯化銨

必須像左邊畫面的方向碰撞才有利於發生反應

如果是以畫面右邊的方向碰撞

就無法發生反應

一般而言

反應過程需要斷掉許多化學鍵

或形成許多新鍵結的

反應速率可能會比較慢

反之就會比較快

一般來說

速率很快的反應有幾種

例如：1.酸鹼中和

此反應過程不需斷鍵

而且只要兩個離子碰撞即可發生反應

像是氫離子和氫氧離子碰撞後

會變成水

2.錯離子形成：

此反應只需形成新鍵

不需斷鍵

像是銀離子和氨碰撞後

會變成二氨合銀錯離子

3.單原子離子氧化還原：

此反應只需交換電子

不需斷鍵或形成新鍵

像是亞鐵離子和鈰離子碰撞後

會產生氧化還原反應

4.形成沉澱：此反應不需斷鍵

例如鋇離子和硫酸根離子碰撞後

會產生白色沉澱物硫酸鋇

而速率較慢的反應有下列幾種

例如：

1.一氧化氮的氧化反應：

此反應需要斷鍵和形成新鍵

因此反應速率較緩慢

像是一氧化氮和氧原子碰撞後

會生成二氧化氮

2.酯化反應：

此反應也需要斷鍵和形成新鍵

所以反應速率較緩慢

像是乙酸和乙醇產生酯化反應後

會生成乙酸乙醇和水

通常參與反應所需的步驟愈多

反應速率就可能比較慢

若參與反應所需的步驟較少的

反應速率大概會比較快

以常見的瓦斯燃燒反應為例

其完全燃燒反應式如畫面所示

這是碳氫化合物的完全氧化反應

鋼筒瓦斯的成分是石油氣

主要成分是丙烷

在這個反應中

反應物丙烷分子、氧分子、

生成物二氧化碳分子與水分子的結構式如同畫面所示

丙烷燃燒反應過程中

反應物丙烷分子的碳氫鍵、碳碳鍵

以及反應物氧分子的氧氧雙鍵都必須先被打斷

這是吸收能量的過程

反應完成之後

重新形成二氧化碳分子的碳氧雙鍵與水分子的氧氫鍵

這是放出能量的過程

若反應物分子的動能不夠

則無法發生反應

反應物分子的動能若超過低限能

才可能發生反應

大部分的燃燒反應

都需要斷很多鍵

形成很多鍵

參與反應所需的步驟非常多

照理說瓦斯發生完全氧化的反應速率不是很快

除非高溫使反應物分子的動能大增

或是反應的活化能被降低

反應速率才會變快

生活中常見的可燃物

其燃燒反應大多在高溫或是有火花引燃才容易發生

室溫時幾乎不會反應

萬一家庭發生瓦斯外洩時

千萬不要打開電燈、電扇

或是電器開關

也不要快速推動鋁門窗

只要注意不要製造火花

室溫時外洩的瓦斯就不會有爆炸危險

現在來做個小小的練習吧！

在室溫時

下列何者反應最慢？

選項A是沉澱反應

選項B是酸鹼中和反應

以上兩者都是正負離子直接結合

沒有破壞化學鍵

屬於很快的反應

選項C的反應需要斷掉一些鍵

以及形成一些新鍵結

反應速率較慢一些

而選項D為燃燒反應

在室溫下極為緩慢

幾乎無法進行

下列兩個反應

哪一個比較快？

兩個選項同樣都是用過錳酸根去氧化別的物質

但在選項A的反應中

亞鐵離子被氧化為鐵離子

僅需失去一個電子

而選項B的反應中

草酸根被氧化為二氧化碳

需要斷鍵以及形成新鍵結

故A選項的反應速率比較快

讓我們來總結一下這支影片的學習內容

化學反應發生的必要條件：

1.粒子所具備的動能需超過低限能

2.粒子碰撞的位置和方向要正確

反應速率的快慢取決於過程中需不需要斷鍵或形成新鍵結

參與反應的步驟越多

反應速率就越慢

速率快的化學反應有：

酸鹼中和、錯離子形成、單原子離子氧化還原和形成沉澱

速率慢的化學反應有：

一氧化氮的氧化反應和酯化反應

大部分的燃燒反應所需要的反應步驟多

在室溫下幾乎無法反應