Cheminės kinetikos apibrėžimas chemijoje

Cheminės kinetikos ir reakcijos greičio supratimas

Cheminė kinetika padeda paaiškinti, kodėl didėjantys susidūrimai tarp molekulių padidina cheminės reakcijos greitį. Don Farrall / Getty Images

Cheminė kinetika yra cheminių procesų ir reakcijų greitis . Tai apima sąlygų, turinčių įtakos a greičiui, analizę cheminė reakcija , suprasti reakcijos mechanizmus ir pereinamąsias būsenas bei formuoti matematinius modelius, skirtus numatyti ir aprašyti cheminę reakciją. Cheminės reakcijos greitis paprastai turi vienetų sek^-1tačiau kinetikos eksperimentai gali trukti kelias minutes, valandas ar net dienas.

Taip pat žinomas kaip

Cheminė kinetika taip pat gali būti vadinama reakcijos kinetika arba tiesiog „kinetika“.

Cheminės kinetikos istorija

Cheminės kinetikos sritis išsivystė iš masės veikimo dėsnio, kurį 1864 m. suformulavo Peteris Waage'as ir Cato Guldbergas. Masės veikimo dėsnis teigia, kad cheminės reakcijos greitis yra proporcingas reaguojančių medžiagų kiekiui. Jacobus van't Hoff studijavo cheminę dinamiką. Jo 1884 m. publikacija „Etudes de dynamique chimique“ paskatino 1901 m. Nobelio chemijos premiją (tai buvo pirmieji Nobelio premijos įteikimo metai). Kai kurios cheminės reakcijos gali būti susijusios su sudėtinga kinetika, tačiau pagrindiniai kinetikos principai mokomi vidurinės mokyklos ir kolegijos bendrosios chemijos pamokose.

Pagrindiniai dalykai: cheminė kinetika

• Cheminė kinetika arba reakcijos kinetika yra mokslinis cheminių reakcijų greičio tyrimas. Tai apima matematinio modelio, apibūdinančio reakcijos greitį, sukūrimą ir veiksnių, turinčių įtakos reakcijos mechanizmams, analizę.
• Peteris Waage'as ir Cato Guldbergas yra pripažinti pradininkais cheminės kinetikos srityje, aprašydami masinio veiksmo dėsnį. Masės veikimo dėsnis teigia, kad reakcijos greitis yra proporcingas reaguojančių medžiagų kiekiui.
• Veiksniai, turintys įtakos reakcijos greičiui, apima reagentų ir kitų rūšių koncentraciją, paviršiaus plotą, reagentų pobūdį, temperatūrą, katalizatorius, slėgį, ar yra šviesos, ir reagentų fizinę būseną.

Kainos dėsniai ir tarifų konstantos

Reakcijų greičiui rasti naudojami eksperimentiniai duomenys, iš kurių, taikant masės veikimo dėsnį, išvedami greičio dėsniai ir cheminės kinetikos greičio konstantos. Normos dėsniai leidžia paprastai apskaičiuoti nulinės eilės reakcijas, pirmosios eilės reakcijas ir antros eilės reakcijos .

• Nulinės eilės reakcijos greitis yra pastovus ir nepriklauso nuo reagentų koncentracijos.
  norma = k
• Pirmos eilės reakcijos greitis yra proporcingas vieno reagento koncentracijai:
  norma = k[A]
• Antrosios eilės reakcijos greitis yra proporcingas vieno reagento koncentracijos kvadratui arba dviejų reagentų koncentracijos sandaugai.
  norma = k[A]^duarba k[A][B]

Atskirų žingsnių greičio dėsniai turi būti derinami, kad būtų gauti sudėtingesnių cheminių reakcijų dėsniai. Dėl šių reakcijų:

• Yra greičio nustatymo žingsnis, kuris riboja kinetiką.
• Arrhenius lygtis ir Airingo lygtys gali būti naudojamos eksperimentiniam aktyvacijos energijos nustatymui.
• Siekiant supaprastinti tarifų įstatymą, gali būti taikomi pastovūs suderinimai.

Veiksniai, turintys įtakos cheminės reakcijos greičiui

Cheminė kinetika prognozuoja, kad cheminės reakcijos greitį padidins veiksniai, didinantys kinetinės medžiagos kinetinę energiją. reagentai (iki tam tikro taško), todėl padidėja tikimybė, kad reaguojančios medžiagos sąveikaus viena su kita. Taip pat galima tikėtis, kad veiksniai, mažinantys reagentų susidūrimo tarpusavyje tikimybę, sumažins reakcijos greitį. Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos reakcijos greičiui, yra šie:

reagentų koncentracija(didėja koncentracija padidina reakcijos greitį) temperatūros(didėjant temperatūrai, reakcijos greitis padidėja iki tam tikro taško) katalizatorių buvimas( katalizatoriai pasiūlyti reakcijai mechanizmą, kuriam reikalingas mažesnis aktyvacijos energija , todėl katalizatoriaus buvimas padidina reakcijos greitį) reagentų fizinė būklė(Toje pačioje fazėje esantys reagentai gali liestis dėl terminio veikimo, tačiau paviršiaus plotas ir maišymas turi įtakos reagentams tarp skirtingų fazių) spaudimas(reakcijoms, kuriose dalyvauja dujos, padidinus slėgį, padidėja reagentų susidūrimai, didėja reakcijos greitis)

Atminkite, kad nors cheminė kinetika gali numatyti cheminės reakcijos greitį, ji nenustato reakcijos masto. Termodinamika naudojama pusiausvyrai prognozuoti.

Šaltiniai

• Espenson, J. H. (2002). Cheminė kinetika ir reakcijos mechanizmai (2 leidimas). McGraw-Hillas. ISBN 0-07-288362-6.
• Guldbergas, C. M.; Waage, P. (1864). „Studijos apie giminingumą“ Derybos Mokslo draugijoje Kristijonijoje
• Gorbanas, A. N.; Jablonskis. G. S. (2015). Trys cheminės dinamikos bangos. Matematinis gamtos reiškinių modeliavimas 10 straipsnio 5 dalį.
• Laidler, K. J. (1987). Cheminė kinetika (3 leidimas). Harperis ir Row. ISBN 0-06-043862-2.
• Steinfeldas J. I., Francisco J. S.; Hase W. L. (1999). Cheminė kinetika ir dinamika (2 leidimas). Prentice-Hall. ISBN 0-13-737123-3.