Kinetik, fiziksel kimyanın kimyasal reaksiyonların hızını inceleyen dalıdır. Tersine, termodinamik, reaksiyon hızını açıklamadan bize reaksiyonun hangi yönünün tercih edildiğini söyler. Bazı reaksiyonlar termodinamik olarak tercih edilebilir ancak kinetik olarak tercih edilmeyebilir.
Örneğin, elmasın grafite dönüştürülmesinde grafit, elmastan daha düşük bir serbest enerjiye sahiptir, bu nedenle dönüşüm termodinamik olarak tercih edilir. Bununla birlikte, elmasın tüm bağları kırması ve yeniden oluşturması için büyük bir aktivasyon bariyeri vardır. kararlı grafit konfigürasyonu, dolayısıyla bu reaksiyon kinetik olarak tercih edilmez ve gerçekte meydana gelmez.
Tepkime Hızı
reaksiyon hızı ürünlerin ne kadar hızlı oluştuğunun ve reaktanların ne kadar hızlı tüketildiğinin bir ölçüsüdür, böylece belirli bir süre boyunca ürünlerin veya reaktanların konsantrasyonundaki değişimi ölçerek bunu belirleyebilirsiniz. Genel bir kimyasal reaksiyon düşünün:
aA + bB > cC + dD
Reaksiyon hızı şu şekilde yazılabilir:
•••Şu tarihten itibaren değiştirildi: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Reaction_Rates/Experimental_Determination_of_Kinetcs/Measuring_Reaction_Rates
Örneğin, aşağıdakiler için reaksiyon hızı:
2 HAYIR(g) + 2 H2 (g) > N2(g) + 2H2O(g)
tarafından verilir
•••Dan uyarlandı https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Reaction_Rates/Experimental_Determination_of_Kinetcs/Measuring_Reaction_Rates
Bu reaksiyonun hızını deneyle belirlemek için H konsantrasyonunu ölçebilirsiniz.2 reaksiyonun farklı zamanlarında ve zamana karşı aşağıdaki gibi çizin:
•••Şu tarihten itibaren değiştirildi: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Reaction_Rates/Experimental_Determination_of_Kinetcs/Measuring_Reaction_Rates
•••Şu tarihten itibaren değiştirildi: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Reaction_Rates/Experimental_Determination_of_Kinetcs/Measuring_Reaction_Rates
ortalama reaksiyon hızı bir zaman aralığında reaksiyon hızının bir tahminidir ve şu şekilde gösterilebilir:
•••Şu tarihten itibaren değiştirildi: https://www.chem.purdue.edu/gchelp/howtosolveit/Kinetics/CalculatingRates.html#InitialRate
anlık tepkime hızı zaman içinde herhangi bir andaki reaksiyon hızı olarak tanımlanır. Bu bir diferansiyel orandır ve şu şekilde ifade edilebilir:
•••Şu tarihten itibaren değiştirildi: https://www.chem.purdue.edu/gchelp/howtosolveit/Kinetics/CalculatingRates.html#InitialRate
nerede d[H2]/dt, H konsantrasyon eğrisinin eğimidir2 t zamanındaki zamana karşı
başlangıç reaksiyon hızı t = 0 olduğunda reaksiyonun başlangıcındaki anlık hızdır. Bu durumda, birim ortalama, anlık ve başlangıç reaksiyon hızı için M/s'dir.
Oran yasası
Çoğu durumda, reaksiyon hızı, t zamanında çeşitli reaktanların konsantrasyonuna bağlıdır. Örneğin, tüm reaktanların daha yüksek bir konsantrasyonunda, reaktanlar daha sık çarpışır ve daha hızlı bir reaksiyona neden olur. Reaksiyon hızı ν(t) ve konsantrasyonlar arasındaki ilişki şu şekilde tanımlanır: Oran yasası. Ve genel kimyasal reaksiyon aA + bB > cC + dD için hız yasası:
•••Şu tarihten itibaren değiştirildi: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Ancillary_Materials/Laboratory_Experiments/Wet_Lab_Experiments/General_Chemistry_Labs/Online_Chemistry_Lab_Manual/Chem_12_Experiments/01%3A_Chemical_Kinetics_-_The_Method_of_Initial_Rates_(Experiment)
Burada k hız sabiti ve x ve y gücü sipariş Reaktan A ve B'ye göre reaksiyonun Hız yasası deneysel olarak belirlenmelidir ve sadece dengeli bir kimyasal reaksiyonun stokiyometrisinden çıkarılamaz.
Başlangıç Oranları Yöntemi
Oran kanunu şu şekilde belirlenebilir: başlangıç oranları yöntemi. Bu yöntemde deney, diğer değişkenleri sabit tutarken her çalışma için yalnızca bir reaktan konsantrasyonu değiştirilerek birden çok kez gerçekleştirilir. Reaksiyonun hızı, hız yasasındaki her bir reaktantın sırasını belirlemek için her çalışma için ölçülür.
Örneğin, reaksiyon için aşağıdaki başlangıç hız verilerini göz önünde bulundurun:
2 HAYIR(g) + 2 H2 (g) > N2(g) + 2H2O(g)
•••Dan uyarlandı https://www.chemteam.info/Kinetics/WS-Kinetics-method-of-initial-rates.html
Deneme 1 ve 3 için, H konsantrasyonu sabit tutulurken NO konsantrasyonu sabit tutulur.2 iki katına çıkar. Sonuç olarak, başlangıçtaki reaksiyon hızı da iki katına çıktı (bunu 2 olarak düşünün)1), böylece y = 1 sonucuna varabilirsiniz. Deneme 1 ve 2 için NO konsantrasyonu iki katına çıkarken H konsantrasyonu iki katına çıkar.2 sabit kalır. Bu değişikliğin sonucu, başlangıçtaki oranın dört katına çıkmasıdır (bunu 2 olarak düşünün).2). Bu nedenle x = 2 sonucuna varabilirsiniz.
Bu reaksiyon için hız yasası bu nedenle:
•••Dan uyarlandı https://www.chemteam.info/Kinetics/WS-Kinetics-method-of-initial-rates.html
Ve tepki birinci derece H cinsinden2 ve ikinci emir NO'da.