kinetyka chemiczna

kinetyka chemiczna,

dział chemii fiz. zajmujący się opisem zmian stężeń reagentów w czasie, spowodowanych przebiegiem reakcji chemicznych;

miarą szybkości v reakcji jest zmiana stężenia c reagenta reakcji, np. substratu, w jednostce czasu t, co można wyrazić wzorem:

v = –dc/dt.

W danej chwili, w stałej temperaturze, szybkość reakcji chem. jest proporcjonalna do iloczynu aktualnych stężeń substratów; gdy reagenty są gazami, stężenia można zastąpić ciśnieniami cząstkowymi, np. szybkość reakcji syntezy jodowodoru z pierwiastków H₂ + I₂ → 2HI wyrażają wzory:

lub ,

gdzie p — ciśnienie cząstkowe, k — współczynnik proporcjonalności zw. stałą szybkości reakcji. Jeżeli reakcja przebiega przez kilka etapów pośrednich, to o szybkości procesu sumarycznego decyduje etap najwolniejszy. W wypadku reakcji odwracalnej w stanie równowagi dynamicznej iloraz stałych szybkości reakcji przebiegającej z lewa na prawo k₁ i z prawa na lewo k₂ równy jest stałej równowagi K (K = k₁/k₂).

Wartości liczbowe szybkości reakcji obliczone teoretycznie, na podstawie tzw. teorii zderzeń, przy założeniu, że szybkość reakcji jest proporcjonalna do liczby zderzeń między cząsteczkami, są zwykle większe od uzyskanych doświadczalnie; reagują bowiem tylko te cząsteczki, których energia jest co najmniej równa wartości energii aktywacji E_A. Na szybkość reakcji chem. wpływają więc wszystkie te czynniki, które decydują o efektywności zderzeń między cząsteczkami. Szybkość reakcji wzrasta ze wzrostem temperatury lub ze zmniejszeniem energii aktywacji; wyraża to empiryczny wzór podany przez S.A. Arrheniusa, określający zależność stałej szybkości od temperatury:

lg k = A – E_A / RT,

gdzie A — tzw. współczynnik częstości zależny od liczby wszystkich zderzeń, R — stała gazowa, T — temperatura bezwzględna. Szybkość reakcji zmienia się w obecności katalizatorów (kataliza). Znajomość szybkości danej reakcji chem. i czynników wpływających na nią pozwala na kierowanie ilościowym przebiegiem danego procesu. Badaniem szybkości reakcji elektrodowych zajmuje się elektrodyka.