Kemijska kinetika je proučavanje kemijskih procesa i stopa reakcija. Ovo uključuje analizu uvjeta koji utječu na brzinu od kemijska reakcija, razumijevanje reakcijskih mehanizama i prijelaznih stanja i formiranje matematičkih modela za predviđanje i opisivanje kemijske reakcije. Brzina kemijske reakcije obično ima jedinice od sec-1međutim, kinetički eksperimenti mogu trajati nekoliko minuta, sati ili čak dana.
Također poznat kao
Kemijska se kinetika može također nazvati reakcijska kinetika ili jednostavno "kinetika".
Povijest kemijske kinetike
Područje kemijske kinetike razvilo se iz zakona masovnog djelovanja, koji su 1864. formulirali Peter Waage i Cato Guldberg. Zakon masovnog djelovanja kaže da je brzina kemijske reakcije proporcionalna količini reaktanata. Jacobus va't Hoff proučavao je kemijsku dinamiku. Njegova publikacija "Etudes de dynamique chimique" iz 1884. dovela je do Nobelove nagrade za kemiju 1901. (koja je bila prva godina kad je Nobelova nagrada dodijeljena). Neke kemijske reakcije mogu uključivati kompliciranu kinetiku, ali osnovna načela kinetike uče se u razredima opće kemije u srednjoj školi i na faksu.
Ključni postupci: kemijska kinetika
- Kemijska kinetika ili reakcijska kinetika znanstvena je studija brzina kemijskih reakcija. To uključuje razvoj matematičkog modela za opis brzine reakcije i analizu faktora koji utječu na mehanizme reakcije.
- Peter Waage i Cato Guldberg zaslužni su za napredovanje u području kemijske kinetike opisujući zakon masovnog djelovanja. Zakon masovnog djelovanja kaže da je brzina reakcije proporcionalna količini reaktanata.
- Čimbenici koji utječu na brzinu reakcije uključuju koncentraciju reaktanata i drugih vrsta, površinu i površinu prirodu reaktanata, temperaturu, katalizatore, tlak, postoji li svjetlost i fizičko stanje reaktanata.
Zakoni za ocjenu i konstante
Eksperimentalni podaci koriste se za pronalaženje brzina reakcija iz kojih se primjenjuju zakoni masnih djelovanja iz kojih se dobivaju zakoni brzina i konstante brzine kemijske kinetike. Zakoni brzine omogućuju jednostavne izračune za reakcije nula reda, reakcije prvog reda i reakcije drugog reda.
- Brzina nulta reda je stalna i neovisna o koncentraciji reaktanata.
stopa = k - Brzina reakcije prvog reda proporcionalna je koncentraciji jednog reaktanata:
stopa = k [A] - Brzina reakcije drugog reda ima brzinu proporcionalnu kvadratu koncentracije pojedinog reaktanta ili inače proizvodu koncentracije dva reaktanata.
stopa = k [A]2 ili k [A] [B]
Zakoni brzine za pojedine korake moraju se kombinirati kako bi se dobili zakoni složenijih kemijskih reakcija. Za ove reakcije:
- Postoji korak određivanja brzine koji ograničava kinetiku.
- Arrenijeva jednadžba i Eyringove jednadžbe mogu se koristiti za eksperimentalno određivanje energije aktiviranja.
- Da bi se pojednostavio zakon o stopama, mogu se primijeniti stacionarne aproksimacije.
Čimbenici koji utječu na brzinu kemijske reakcije
Kemijska kinetika predviđa da će brzina kemijske reakcije biti povećana faktorima koji povećavaju kinetičku energiju reaktanata (do točke), što dovodi do povećane vjerojatnosti da će reaktanti međusobno djelovati. Slično tome, može se očekivati da će faktori koji smanjuju vjerojatnost sudaranja reaktanata jedan s drugim smanjiti brzinu reakcije. Glavni čimbenici koji utječu na brzinu reakcije su:
- koncentracija reaktanata (povećanje koncentracija povećava brzinu reakcije)
- temperatura (povećanje temperature povećava brzinu reakcije, do točke)
- prisutnost katalizatora (katalizatori ponuditi reakciji mehanizam koji zahtijeva niži energija aktivacije, pa prisutnost katalizatora povećava brzinu reakcije)
- fizičko stanje reaktanata (reaktanti u istoj fazi mogu doći u kontakt toplinskim djelovanjem, ali površina i miješanje utječu na reakcije između reaktanata u različitim fazama)
- pritisak (za reakcije koje uključuju plinove, porast tlaka povećava sudare između reaktanata, povećavajući brzinu reakcije)
Imajte na umu da iako kemijska kinetika može predvidjeti brzinu kemijske reakcije, ona ne određuje u kojoj se mjeri reakcija odvija. Termodinamika se koristi za predviđanje ravnoteže.
izvori
- Espenson, J.H. (2002). Kemijska kinetika i mehanizmi reakcija (2. izd.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-288362-6.
- Guldberg, C. M.; Waage, P. (1864). "Studije o srodnosti" Forhandlinger i Videnskabs-Selskabet i Christiania
- Gorban, A. N.; Yablonsky. G. S. (2015). Tri vala kemijske dinamike. Matematičko modeliranje prirodnih pojava 10(5).
- Laidler, K. J. (1987). Kemijska kinetika (3. izd.). Harper i Row. ISBN 0-06-043862-2.
- Steinfeld J. I., Francisco J. S.; Hase W. L. (1999). Kemijska kinetika i dinamika (2. izd.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-737123-3.