A kémiai kinetika a kémiai folyamatok és a reakciók aránya. Ez magában foglalja azon feltételek elemzését, amelyek befolyásolják a kémiai reakcióa reakciómechanizmusok és az átmeneti állapotok megértése és matematikai modellek kialakítása a kémiai reakció előrejelzésére és leírására. A kémiai reakció sebessége általában egységek másodperc-1A kinetikai kísérletek azonban több perc, óra vagy akár nap is tarthatnak.
Más néven
A kémiai kinetikát reakciókinetikának vagy egyszerűen "kinetikának" is hívhatjuk.
Kémiai kinetika története
A kémiai kinetika területe a tömeghatás törvényéből alakult ki, amelyet 1864-ben Peter Waage és Cato Guldberg fogalmazott meg. A tömeghatás törvény kimondja, hogy a kémiai reakció sebessége arányos a reagensek mennyiségével. Jacobus van't Hoff a kémiai dinamikát tanulmányozta. 1884-es "Etudes de dynamique chimique" kiadványa az 1901-es kémiai Nobel-díjhoz vezetett (ez volt az első év, amikor a Nobel-díjat odaítélték). Egyes kémiai reakciók összetett kinetikával járhatnak, de a kinetika alapelveit a középiskolai és a főiskolai általános kémia órákon tanulják meg.
Kulcsszavak: kémiai kinetika
- A kémiai kinetika vagy a reakciókinetika a kémiai reakciók sebességének tudományos vizsgálata. Ez magában foglalja a matematikai modell kidolgozását a reakció sebességének leírására és a reakció mechanizmusát befolyásoló tényezők elemzését.
- Peter Waage-t és Cato Guldberg-t a kémiai kinetika területén az úttörő szerepet kapják a tömeges törvény ismertetésével. A tömeghatás törvénye szerint a reakció sebessége arányos a reagensek mennyiségével.
- A reakció sebességét befolyásoló tényezők között szerepel a reagensek és más fajok koncentrációja, a felület, a a reagensek jellege, hőmérséklet, katalizátorok, nyomás, hogy van-e fény, és a fizikai állapota reagenseket.
Osztályozza a törvényeket és értékelje az állandókat
Kísérleti adatokkal megkeresjük a reakciósebességeket, amelyekből a sebességi törvényeket és a kémiai kinetikai sebességi állandókat származtathatjuk a tömeghatás törvényének alkalmazásával. A sebességszabályok egyszerű számításokat tesznek lehetővé a nulla rendű, az első rendű reakciók és a második rendű reakciók.
- A nulla rendű reakció sebessége állandó és független a reagensek koncentrációjától.
arány = k - Az első rendű reakció sebessége arányos egy reagens koncentrációjával:
arány = k [A] - A másodrendű reakció sebessége arányos az egyetlen reagens koncentrációjának négyzetével, vagy pedig a két reagens koncentrációjának szorzatával.
arány = k [A]2 vagy k [A] [B]
Az egyes lépések sebességi törvényeit össze kell vonni, hogy törvényeket lehessen kiszámítani a bonyolultabb kémiai reakciókra. Ezekre a reakciókra:
- Van egy sebesség-meghatározó lépés, amely korlátozza a kinetikát.
- Az Arrhenius-egyenlet és az Eyring-egyenletek felhasználhatók az aktivációs energia kísérleti meghatározására.
- Steady-state közelítéseket lehet alkalmazni az árfolyam-törvény egyszerűsítésére.
A kémiai reakció sebességét befolyásoló tényezők
A kémiai kinetika azt jósolja, hogy a kémiai reakció sebességét olyan tényezők fogják növelni, amelyek növelik a reagensek (egy pontig), ami növeli annak valószínűségét, hogy a reaktánsok kölcsönhatásba lépnek egymással. Hasonlóképpen várható, hogy azok a tényezők, amelyek csökkentik a reagensek egymással való ütközésének esélyét, csökkentsék a reakció sebességét. A reakció sebességét befolyásoló fő tényezők a következők:
- a reagensek koncentrációja (növekvő koncentráció növeli a reakció sebességét)
- hőfok (a hőmérséklet emelése növeli a reakció sebességét egy pontig)
- katalizátorok jelenléte (katalizátorok felajánlanak egy reakciót, amelyhez alacsonyabb szintre van szükség aktiválási energia, tehát a katalizátor jelenléte növeli a reakció sebességét)
- a reaktánsok fizikai állapota (az azonos fázisban levő reagensek hőhatással érintkezésbe kerülhetnek, de a felület és az izgatottság befolyásolja a különböző fázisokban levő reagensek reakcióit)
- nyomás (gázokat érintő reakcióknál a nyomás növelése növeli a reaktánsok közötti ütközéseket, növeli a reakciósebességet)
Vegye figyelembe, hogy bár a kémiai kinetika meg tudja becsülni a kémiai reakció sebességét, ez nem határozza meg a reakció mértékét. A termodinamika az egyensúly előrejelzésére szolgál.
források
- Espenson, J.H. (2002). Kémiai kinetika és reakciómechanizmusok (2. kiadás). McGraw-Hill. ISBN 0-07-288362-6.
- Guldberg, C. M.; Waage, P. (1864). "Affinitással kapcsolatos tanulmányok" Eladó kézifejezés a Videnskabs-Selskabet és a Christiania között
- Gorban, A. N.; Yablonsky. G. S. (2015). A kémiai dinamika három hulláma. A természetes jelenségek matematikai modellezése 10(5).
- Laidler, K. J. (1987). Kémiai kinetika (3. kiadás). Harper és Row. ISBN 0-06-043862-2.
- Steinfeld J. I., Francisco J. S.; Hase W. L. (1999). Kémiai kinetika és dinamika (2. kiadás). Prentice-Hall. ISBN 0-13-737123-3.