Co je chemická kinetika?

The best protection against click fraud.

Chemická kinetika je studium chemických procesů a míry reakcí. To zahrnuje analýzu podmínek, které ovlivňují rychlost a chemická reakce, porozumění reakčním mechanismům a přechodným stavům a vytváření matematických modelů pro předpovídání a popis chemické reakce. Rychlost chemické reakce obvykle má Jednotky s-1Kinetické experimenty však mohou trvat několik minut, hodin nebo dokonce dní.

Také známý jako

Chemická kinetika může být také nazývána reakční kinetika nebo jednoduše „kinetika“.

Historie chemické kinetiky

Oblast chemické kinetiky se vyvinula ze zákona masové akce, formulovaného v roce 1864 Peterem Waageem a Cato Guldbergem. Zákon masové akce uvádí, že rychlost chemické reakce je úměrná množství reakčních složek. Jacobus van't Hoff studoval chemickou dynamiku. Jeho publikace „Etudes de dynamique chimique“ z roku 1884 vedla k Nobelově ceně za chemii z roku 1901 (což byl první rok, kdy byla udělena Nobelova cena). Některé chemické reakce mohou zahrnovat komplikovanou kinetiku, ale základní principy kinetiky jsou učeny na středních a vysokých školách obecné chemie.

instagram viewer

Klíčové cesty: Chemická kinetika

  • Chemická kinetika nebo reakční kinetika je vědecké studium míry chemických reakcí. To zahrnuje vývoj matematického modelu, který popisuje rychlost reakce a analýzu faktorů, které ovlivňují reakční mechanismy.
  • Peter Waage a Cato Guldberg si zaslouží průkopnictví v oblasti chemické kinetiky tím, že popisují zákon masové akce. Zákon masové akce uvádí, že rychlost reakce je úměrná množství reakčních složek.
  • Mezi faktory, které ovlivňují rychlost reakce, patří koncentrace reaktantů a dalších druhů, povrchová plocha, povaha reakčních složek, teplota, katalyzátory, tlak, zda je světlo, a fyzikální stav reaktanty.

Hodnotit zákony a hodnotit konstanty

Experimentální data se používají k nalezení reakčních rychlostí, z nichž se odvodí rychlostní zákony a rychlostní konstanty chemické kinetiky použitím zákona masové akce. Hodnotící zákony umožňují jednoduché výpočty reakcí nulového řádu, reakcí prvního řádu a reakce druhého řádu.

  • Rychlost reakce nulového řádu je konstantní a nezávislá na koncentraci reaktantů.
    rate = k
  • Rychlost reakce prvního řádu je úměrná koncentraci jednoho reakčního činidla:
    rate = k [A]
  • Rychlost reakce druhého řádu má rychlost úměrnou druhé mocnině koncentrace jednoho reakčního činidla nebo produktu součinitele dvou reakčních složek.
    rate = k [A]2 nebo k [A] [B]

Zákony o sazbách pro jednotlivé kroky se musí kombinovat, aby se odvodily zákony pro složitější chemické reakce. Pro tyto reakce:

  • Existuje krok určující rychlost, který omezuje kinetiku.
  • K experimentálnímu stanovení aktivační energie lze použít Arrheniovy rovnice a Eyringovy rovnice.
  • Pro zjednodušení zákona o sazbách lze použít aproximace v ustáleném stavu.

Faktory ovlivňující rychlost chemické reakce

Chemická kinetika předpovídá, že rychlost chemické reakce bude zvýšena faktory, které zvyšují kinetickou energii reaktanty (až do bodu), což vede ke zvýšené pravděpodobnosti, že reaktanty budou spolu interagovat. Podobně lze očekávat, že faktory, které snižují pravděpodobnost vzájemného střetu reakčních složek, snižují reakční rychlost. Hlavní faktory, které ovlivňují rychlost reakce, jsou:

  • koncentrace reakčních složek (vzrůstající koncentrace zvyšuje rychlost reakce)
  • teplota (zvyšující se teplota zvyšuje reakční rychlost až do bodu)
  • přítomnost katalyzátorů (katalyzátory nabídnout reakci mechanismus, který vyžaduje nižší aktivační energie, takže přítomnost katalyzátoru zvyšuje rychlost reakce)
  • fyzický stav reakčních složek (reaktanty ve stejné fázi mohou přijít do styku tepelným působením, ale povrchová plocha a agitace ovlivňují reakce mezi reaktanty v různých fázích)
  • tlak (u reakcí zahrnujících plyny zvyšuje tlak zvyšující kolizi mezi reaktanty, zvyšující rychlost reakce)

Všimněte si, že zatímco chemická kinetika může předpovídat rychlost chemické reakce, neurčuje rozsah, v jakém se reakce vyskytuje. Termodynamika se používá k predikci rovnováhy.

Zdroje

  • Espenson, J.H. (2002). Mechanismy chemické kinetiky a reakce (2. vydání). McGraw-Hill. ISBN 0-07-288362-6.
  • Guldberg, C. M.; Waage, P. (1864). "Studie týkající se příbuznosti" Forhandlinger i Videnskabs-Selskabet i Christiania
  • Gorban, A. N.; Yablonsky. G. S. (2015). Tři vlny chemické dynamiky. Matematické modelování přírodních jevů 10(5).
  • Laidler, K. J. (1987). Chemická kinetika (3. vydání). Harper a Row. ISBN 0-06-043862-2.
  • Steinfeld J. I., Francisco J. S.; Hase W. L. (1999). Chemická kinetika a dynamika (2. vydání). Prentice-Hall. ISBN 0-13-737123-3.
instagram story viewer