בכימיה תגובתיות היא מדד לאופן שבו חומר קל עובר א תגובה כימית. התגובה יכולה לכלול את החומר בפני עצמו או עם אטומים או תרכובות אחרות, בדרך כלל מלווה בשחרור אנרגיה. האלמנטים והתרכובות התגובות ביותר עשויים להתלקח באופן ספונטני או מתפרץ. בדרך כלל הם שורפים במים כמו גם את החמצן באוויר. תגובתיות תלויה טמפרטורה. עליית הטמפרטורה מגדילה את האנרגיה הזמינה לתגובה כימית, מה שהופך אותה לרוב לסבירה יותר.
הגדרה נוספת של תגובתיות היא שמדובר במחקר המדעי של תגובות כימיות שלהם קינטיקה.
מגמת התגובה בטבלה המחזורית
ארגון האלמנטים באתר טבלה מחזורית מאפשר תחזיות לגבי תגובתיות. שניהם מאוד אלקטרופוזיטיביים וגם מאוד אלמנטים אלקטרוניים יש נטייה חזקה להגיב. אלמנטים אלה ממוקמים בפינה הימנית העליונה והשמאלית התחתונה של הטבלה המחזורית ובקבוצות אלמנטים מסוימות. ה הלוגנים, מתכות אלקליות ומתכות אדמה אלקליין ריאקטיביות מאוד.
- האלמנט התגובה ביותר הוא פלואור, האלמנט הראשון בקבוצת ההלוגן.
- המתכת הכי תגובית היא פרנקיום, המתכת האלקלית האחרונה (ו האלמנט היקר ביותר). עם זאת, פרנקיום הוא יסוד רדיואקטיבי לא יציב, שנמצא רק בכמויות עקבות. ה המתכת הכי תגובית שיש איזוטופ יציב הוא צזיום, שנמצא ישירות מעל פרנקיום על השולחן התקופתי.
- האלמנטים הפחות תגוביים הם גזים אצילים. בקבוצה זו הליום הוא היסוד הפחות תגובתי, ואינו יוצר תרכובות יציבות.
- מתכת יכולה להיות בעלת מצבי חמצון מרובים ונוטה לתגובה בינונית. מתכות עם תגובתיות נמוכה נקראות מתכות אצילות. המתכת הפחות תגובית היא פלטינה, ואחריה זהב. בגלל התגובה הנמוכה שלהם, מתכות אלה אינן מתמוססות בקלות בחומצות חזקות. אקווה רגיה, תערובת של חומצה חנקתית וחומצה הידרוכלורית, משמשת להמסת פלטינה וזהב.
כיצד פועלת תגובתיות
חומר מגיב כאשר למוצרים הנוצרים מתגובה כימית יש אנרגיה נמוכה יותר (יציבות גבוהה יותר) מאשר המגיבים. ניתן לחזות את ההבדל באנרגיה באמצעות תיאוריית קשרי ערכיות, תיאוריה מסלולית אטומית ותיאוריה מסלולית מולקולרית. בעיקרון, זה מסתכם ביציבות האלקטרונים שלהם אורביטלים. אלקטרונים לא צמודים ללא אלקטרונים באורביטלים דומים הם בעלי הסיכוי הגבוה ביותר לאינטראקציה עם אורביטלים מאטומים אחרים ויוצרים קשרים כימיים. אלקטרונים לא צמודים עם אורביטלים מנווונים הממלאים למחצה יציבים יותר אך עדיין מגיבים. האטומים הפחות תגוביים הם אלה עם סט מלא של אורביטלים (שמינייה).
יציבות האלקטרונים באטומים קובעת לא רק את תגובתיותו של אטום אלא את ערכיותו ואת סוג הקשרים הכימיים שהוא יכול ליצור. לדוגמה, לרוב פחמן הוא בעל valence של 4 ויוצר 4 קשרים מכיוון שתצורת האלקטרון של ערכי המצב האדמה שלו מלאה חצי בשעה 2s2 2p2. הסבר פשוט לתגובה הוא שהוא מתגבר בקלות קבלת אלקטרון או תרומתו. במקרה של פחמן, אטום יכול לקבל 4 אלקטרונים למילוי מסלולו או (לעתים קרובות יותר) לתרום את ארבעת האלקטרונים החיצוניים. בעוד שהמודל מבוסס על התנהגות אטומית, אותו עיקרון חל על יונים ותרכובות.
תגובתיות מושפעת מהתכונות הפיזיקליות של מדגם, טהרתה הכימית ונוכחות חומרים אחרים. במילים אחרות, תגובתיות תלויה בהקשר בו נצפה חומר. לדוגמא, סודה לשתייה ומים אינם מגיבים במיוחד סודה לשתייה וחומץ מגיבים בקלות ליצירת גז פחמן דו חמצני ונתרן אצטט.
גודל החלקיקים משפיע על תגובתיות. לדוגמה, ערימה של עמילן תירס אינרטי יחסית. אם מורחים להבה ישירה על העמילן, קשה ליזום תגובת בעירה. עם זאת, אם עמילן התירס מתאדה כדי ליצור ענן של חלקיקים, הוא מתלקח בקלות.
לפעמים משתמשים במונח תגובתיות גם כדי לתאר כמה מהר חומר יגיב או את קצב התגובה הכימית. תחת הגדרה זו הסיכוי להגיב ומהירות התגובה קשורים זה לזה על ידי חוק השיעור:
דרג = k [A]
כאשר הקצב הוא השינוי בריכוז הטוחול בשנייה בשלב שקובע את התגובה של התגובה, k הוא קבוע התגובה (ללא תלות ב ו [A] הוא תוצר הריכוז המולארי של המגיבים המוגדלים לסדר התגובה (שהוא אחד, בסיסי משוואה). על פי המשוואה, ככל שהתגובה של התרכובת גבוהה יותר, כך ערכה ל- k ושיעור גבוה יותר.
יציבות מול תגובתיות
לפעמים מין עם תגובתיות נמוכה נקרא "יציב", אך יש להקפיד על כך שההקשר ברור. יציבות יכולה להתייחס גם לדעיכה איטית רדיואקטיבית או למעבר אלקטרונים ממצב נרגש לרמות פחות אנרגטיות (כמו בהארות). מין שאינו תגובתי עשוי להיקרא "אינרטי". עם זאת, רוב המינים האינרטיים אכן מגיבים בתנאים הנכונים ליצירת קומפלקסים ותרכובות (למשל, גזים אציליים בעלי מספר אטומי גבוה יותר).