Τι είναι η Χημική Κινητική;

Η χημική κινητική είναι ένας από τους βασικούς κλάδους της φυσικής χημείας επειδή ασχολείται με τη μελέτη των ρυθμών χημικών αντιδράσεων. Με πιο απλά λόγια, μπορείτε να το συγκρίνετε με τη θερμοδυναμική, η οποία σχετίζεται με την κατεύθυνση στην οποία λαμβάνει χώρα μια αντίδραση.

Η χημική κινητική είναι ένα ρολόι, ενώ η θερμοδυναμική είναι ένα βέλος στο χρόνο.

Κινητική

• Η κινητική εξετάζει πόσο γρήγορα λαμβάνει χώρα μια χημική αντίδραση.
• Εκτός από την παροχή δεδομένων για μέσους και στιγμιαίους ρυθμούς, παρέχει επίσης πληροφορίες για τους μηχανισμούς αντίδρασης.

Ο κλάδος της φυσικής χημείας που είναι γνωστός ως χημική κινητική εστιάζει στον ρυθμό με τον οποίο συμβαίνουν οι χημικές αντιδράσεις. Εξαιτίας αυτού, μπορούμε επίσης να προσδιορίσουμε τους ρυθμούς χημικών αντιδράσεων σε κινητική.

Οι αντιδράσεις μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες με βάση την κινητική τους:

• Απόλυτα ομοιογενείς αντιδράσεις
• Ετερογενείς αντιδράσεις όπου ο μετασχηματισμός λαμβάνει χώρα στα τοιχώματα του καταλύτη ή του δοχείου

Ταχύτητα αντίδρασης

Η ανάλυση του ρυθμού με τον οποίο αλλάζει η συγκέντρωση ενός ή και των δύο αντιδρώντων ή προϊόντων με την πάροδο του χρόνου μπορεί να παρέχει πληροφορίες για τον ρυθμό αντίδρασης.

Η Στοιχειομετρική Σημείωση:

Αναλυτική [A] συγκέντρωση

Για παράδειγμα, [B] =συγκέντρωση του B

Μέσος και στιγμιαίος ρυθμός

Υπάρχουν δύο τρόποι μέτρησης του ρυθμού της αντίδρασης Α και Β:

• Πρώτον, πόσο γρήγορα διαχέονται τα αντιδρώντα
• Η ταχύτητα με την οποία διατίθενται τα προϊόντα

Ενώ ορισμένες αντιδράσεις είναι μη αναστρέψιμες, άλλες μπορούν να αντιστραφούν καθώς συσσωρεύονται.

Οι αρχικοί ρυθμοί βασίζονται αποκλειστικά στον αριθμό των αντιδρώντων που υπάρχουν. Μόλις αναμειχθούν τα αντιδρώντα, κάνουμε μετρήσεις. Οι αλλαγές συγκέντρωσης ανά μονάδα χρόνου χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μέτρηση των ρυθμών αντίδρασης.

Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα

Αυτοί είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα, η οποία περιγράφεται με περισσότερες λεπτομέρειες παρακάτω:

• Θερμοκρασία 
• Συγκέντρωση αντιδραστηρίου 
• Τύπος αντιδραστηρίου 
• Καταλύτες 
• Ακτινοβολία

Θερμοκρασία 

Όταν μια αντίδραση είναι ομοιογενής, μια αύξηση της θερμοκρασίας κατά 100 μοίρες συνήθως διπλασιάζει ή τριπλασιάζει τον ρυθμό αντίδρασης. Η αύξηση των ρυθμών αντίδρασης μπορεί να είναι ακόμη πιο δραματική σε ορισμένες περιπτώσεις.

Συγκέντρωση αντιδραστηρίου 

Ο ρυθμός μιας δεδομένης αντίδρασης αυξάνεται καθώς η συγκέντρωση των αντιδρώντων αυξάνεται απουσία καταλύτη σε σταθερή θερμοκρασία. Δεδομένου ότι υπάρχουν περισσότερα μόρια ανά μονάδα όγκου με αυξανόμενη συγκέντρωση αντιδρώντων τεσσάρων, η συχνότητα σύγκρουσης αυξάνεται, μαζί με τον ρυθμό αντίδρασης.

Τύπος αντιδραστηρίου 

Το τελικό προϊόν μιας χημικής αντίδρασης προκύπτει από την αναδιάταξη των ατόμων μεταξύ των αντιδρώντων μορίων. Οι παλιοί δεσμοί έχουν κοπεί και έχουν δημιουργηθεί νέοι. Ως αποτέλεσμα, ο ρυθμός με τον οποίο τα αντιδρώντα μόρια μετασχηματίζονται σε προϊόντα επηρεάζεται έντονα από τη φύση και τη δύναμη των δεσμών που τα δεσμεύουν. Οι αντιδράσεις με μικρότερη ποσότητα αναδιάταξης δεσμού προχωρούν πολύ πιο γρήγορα από τις αντιδράσεις που περιλαμβάνουν μεγαλύτερη ποσότητα.

Καταλύτες

Όταν υπάρχει ένας καταλύτης, ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης αυξάνεται, επιταχύνοντας τη χημική αντίδραση.

Ακτινοβολία

Όταν τα αντιδρώντα μόρια απορροφούν συγκεκριμένα μήκη κύματος ακτινοβολίας, ο ρυθμός πολλών χημικών αντιδράσεων αυξάνεται. φωτοχημικές αντιδράσεις είναι ο όρος για αυτές τις αντιδράσεις. Η αντίδραση μεταξύ χλωρίου και υδρογόνου, για παράδειγμα, είναι παρατεταμένη, ώστε να μπορεί να αναμιχθεί με ασφάλεια στο σκοτάδι. Ωστόσο, η αντίδραση είναι εκρηκτική όταν το μείγμα εκτίθεται στο φως.

Η ακολουθία των γεγονότων

Το πώς οι όροι συγκέντρωσης επηρεάζουν τους ρυθμούς αντίδρασης καθορίζει μια σειρά. Ως αποτέλεσμα, εάν ο ρυθμός αντίδρασης είναι ανάλογος με τη συγκέντρωση του αντιδρώντος που αυξάνεται στην ισχύ του 1, ο ρυθμός ισούται με KC1.

Ως αποτέλεσμα, η αντίδραση αναφέρεται ως πρώτης τάξεως. Επειδή δύο συγκεντρώσεις αντιδρώντων πολλαπλασιάζονται ή οι συγκεντρώσεις τους είναι στο τετράγωνο, αυτή η αντίδραση είναι δεύτερης τάξης.

Αντιδράσεις σε ψευδοπρώτης τάξης

Πρόκειται για αντιδράσεις στις οποίες περισσότερα από ένα είδη παίζουν ρόλο στο βήμα καθορισμού του ρυθμού, αλλά η σειρά αντίδρασης εξακολουθεί να είναι η ίδια για καθεμία από αυτές τις αντιδράσεις.

Διαδοχικές αντιδράσεις 

Αυτή η αντίδραση ορίζεται ως η μετάβαση από τα αρχικά υλικά στα τελικά προϊόντα μέσω ενός ή περισσότερων ενδιάμεσων σταδίων. Πολλά βήματα οδηγούν στην τελευταία αντίδραση.

Μοριακό βάρος μιας αντίδρασης

Στη χημεία, η μοριακή ικανότητα μιας αντίδρασης ορίζεται ως ο αριθμός των ατόμων ή των μορίων που συμμετέχουν στην αλλαγή.

Όταν μόνο ένα, δύο ή τρία μόρια εμπλέκονται σε μια χημική αντίδραση, ονομάζεται μονομοριακή αντίδραση. Ο όρος μονομοριακή και διμοριακή χρησιμοποιείται για όλες τις αντιδράσεις πρώτης και δεύτερης τάξης, αντίστοιχα.

Συμπέρασμα

Η χημική κινητική είναι ο κλάδος της χημείας που μελετά τους ρυθμούς των χημικών αντιδράσεων και τους παράγοντες που επηρεάζουν αυτούς τους ρυθμούς και τους μηχανισμούς με τους οποίους συμβαίνουν αυτές οι αντιδράσεις. Αυτός ο τύπος έρευνας είναι κρίσιμος για την κατανόηση των μηχανισμών των χημικών αντιδράσεων.