ปฏิกิริยานิวเคลียร์กับปฏิกิริยาเคมี
การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อมเกิดจากปฏิกิริยาเคมีหรือนิวเคลียร์ ความหมายเหล่านี้คืออะไรและแตกต่างกันอย่างไรจะกล่าวถึงด้านล่าง
ปฏิกิริยาเคมี
ปฏิกิริยาเคมีเป็นกระบวนการเปลี่ยนชุดของสารให้กลายเป็นสารอีกชุดหนึ่ง สารที่จุดเริ่มต้นของปฏิกิริยาเรียกว่าสารตั้งต้นและสารหลังปฏิกิริยาเรียกว่าผลิตภัณฑ์ เมื่อสารตั้งต้นหนึ่งตัวหรือมากกว่าถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ พวกมันอาจผ่านการดัดแปลงและการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่แตกต่างกันพันธะเคมีในสารตั้งต้นกำลังแตกออก และพันธะใหม่กำลังก่อตัวเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ ซึ่งแตกต่างจากสารตั้งต้นโดยสิ้นเชิง การดัดแปลงทางเคมีประเภทนี้เรียกว่าปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมีอธิบายโดยใช้สมการเคมี มีตัวแปรมากมายที่ควบคุมปฏิกิริยา ปัจจัยเหล่านี้บางส่วน ได้แก่ ความเข้มข้นของสารตั้งต้น ตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิ ผลกระทบของตัวทำละลาย pH และบางครั้งความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์เป็นต้น โดยหลักแล้ว โดยการศึกษาอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ เราสามารถสรุปผลได้มากมายเกี่ยวกับปฏิกิริยาและควบคุมพวกมัน อุณหพลศาสตร์คือการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน มันเกี่ยวข้องกับพลังงานและตำแหน่งของสมดุลในปฏิกิริยาเท่านั้น ไม่มีอะไรจะพูดเกี่ยวกับความรวดเร็วในการถึงจุดสมดุล คำถามนี้อยู่ในโดเมนของจลนศาสตร์
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นเพียงการบ่งชี้ความเร็วของปฏิกิริยา ดังนั้นจึงถือได้ว่าเป็นพารามิเตอร์ที่กำหนดว่าปฏิกิริยาเร็วหรือช้าเพียงใดโดยธรรมชาติแล้ว ปฏิกิริยาบางอย่างช้ามาก ดังนั้นเราจึงไม่สามารถมองเห็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นได้ เว้นแต่เราจะสังเกตมันเป็นเวลานานมาก ตัวอย่างเช่น การผุกร่อนของหินโดยกระบวนการทางเคมีเป็นปฏิกิริยาช้าที่เกิดขึ้นตลอดหลายปี ในทางตรงกันข้าม ปฏิกิริยาของโพแทสเซียมชิ้นหนึ่งกับน้ำนั้นเร็วมาก ทำให้เกิดความร้อนเป็นจำนวนมาก และถือเป็นปฏิกิริยาที่รุนแรง พิจารณาปฏิกิริยาต่อไปนี้โดยที่สารตั้งต้น A และ B เข้าไปในผลิตภัณฑ์ C และ D
a A + b B → c C + d D
อัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถกำหนดได้ในรูปของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์อย่างใดอย่างหนึ่ง
อัตรา=-1/a × d[A]/dt=-1/b × d[B]/dt=1/c × d[C]/dt=1/d × d[D] /dt
ที่นี่ a, b, c และ d คือสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ สำหรับสารตั้งต้น สมการอัตราจะถูกเขียนด้วยเครื่องหมายลบ เนื่องจากผลิตภัณฑ์กำลังจะหมดลงเมื่อปฏิกิริยาดำเนินไป อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลิตภัณฑ์มีเพิ่มขึ้น จึงมีสัญญาณเชิงบวก
ปฏิกิริยานิวเคลียร์
นิวเคลียสของอะตอมหรืออนุภาคย่อยมีส่วนร่วมในปฏิกิริยานิวเคลียร์ นิวเคลียร์ฟิชชันและนิวเคลียร์ฟิวชันเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์สองประเภทหลัก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ส่วนใหญ่ใช้เพื่อสร้างพลังงานเนื่องจากผลิตพลังงานในระดับที่สูงกว่าปฏิกิริยาเคมีมาก ในปฏิกิริยาฟิชชัน นิวเคลียสที่ไม่เสถียรขนาดใหญ่จะถูกแยกออกเป็นนิวเคลียสที่มีความเสถียรน้อยกว่า และในกระบวนการนี้ พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมา ในปฏิกิริยาฟิวชัน นิวเคลียสสองประเภทจะรวมกันและปล่อยพลังงานออกมา
ปฏิกิริยานิวเคลียร์กับเคมีต่างกันอย่างไร
• ในปฏิกิริยาเคมี อะตอม ไอออน โมเลกุล หรือสารประกอบทำหน้าที่เป็นตัวทำปฏิกิริยา ในขณะที่ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ นิวเคลียสของอะตอมหรืออนุภาคย่อยของอะตอมจะมีส่วนร่วม
• ในปฏิกิริยาเคมี การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในอิเล็กตรอนของอะตอม ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ การเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่เกิดขึ้นในนิวเคลียสของอะตอม
• พลังงานที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยานิวเคลียร์สูงกว่าปฏิกิริยาเคมีมาก
• อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความดันและอุณหภูมิ แต่ปฏิกิริยานิวเคลียร์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับปัจจัยเหล่านี้ เช่นเดียวกับปฏิกิริยาเคมี