Szybkość reakcji a stała szybkości właściwej
Kiedy jeden lub więcej reagentów przekształca się w produkty, mogą one podlegać różnym modyfikacjom i zmianom energii. Wiązania chemiczne w reagentach pękają i tworzą się nowe wiązania, aby wytworzyć produkty, które są całkowicie różne od reagentów. Ten rodzaj modyfikacji chemicznej nazywamy reakcjami chemicznymi. Istnieje wiele zmiennych sterujących reakcjami. Przede wszystkim, badając termodynamikę i kinetykę, możemy wyciągnąć wiele wniosków na temat reakcji i tego, jak możemy je kontrolować. Termodynamika to nauka o przemianach energii. Dotyczy tylko energii i położenia równowagi w reakcji. Nie ma nic do powiedzenia na temat tego, jak szybko osiąga się równowagę. To pytanie jest domeną kinetyki.
Szybkość reakcji
Szybkość reakcji jest po prostu wskaźnikiem szybkości reakcji. Zatem można go traktować jako parametr, który określa, jak szybko lub jak wolno zachodzi reakcja. Oczywiście niektóre reakcje są bardzo powolne, więc nie możemy nawet zobaczyć reakcji, która ma miejsce, chyba że obserwujemy ją przez bardzo długi czas. Na przykład wietrzenie skał w wyniku procesów chemicznych jest bardzo powolną reakcją, która zachodzi przez lata. W przeciwieństwie do tego, reakcja fragmentu potasu z wodą jest bardzo szybka, a zatem wytwarza dużą ilość ciepła i jest uważana za reakcję energiczną.
Rozważ następującą reakcję, w której reagenty A i B przechodzą do produktów C i D.
a A + b B → c C + d D.
Szybkość reakcji można podać w odniesieniu do dwóch reagentów lub produktów.
Stawka = - (1 / a) d [A] / dt = - (1 / b) d [B] / dt = - (1 / c) d [C] / dt = - (1 / d) d [D] / dt
a, b, c i d są współczynnikami stechiometrycznymi reagentów i produktów. W przypadku reagentów równanie szybkości jest zapisywane ze znakiem minus, ponieważ produkty wyczerpują się w miarę postępu reakcji. Jednak wraz ze wzrostem liczby produktów otrzymują pozytywne znaki.
Kinetyka chemiczna to badanie szybkości reakcji i istnieje wiele czynników wpływających na szybkość reakcji. Czynniki te to stężenia reagentów, katalizatorów, temperatura, wpływ rozpuszczalnika, pH, czasami stężenia produktu, itp. Czynniki te można zoptymalizować, aby uzyskać maksymalną szybkość reakcji lub można je dostosować, aby manipulować wymaganymi szybkościami reakcji.
Specyficzna stała szybkości
Jeśli napiszemy równanie szybkości w odniesieniu do reagenta A w podanej powyżej reakcji, jest ono następujące.
R = -K [A] a [B] b
W tej reakcji k jest stałą szybkości. Jest to znane jako właściwa stała szybkości, gdy stężenie każdego reagenta jest jednością; tj. jeden mol / dm 3. Jest to stała proporcjonalności zależna od temperatury. Szybkość i stałą szybkości reakcji można znaleźć eksperymentalnie.
Jaka jest różnica między szybkością reakcji a stałą szybkością właściwą?
• Szybkość reakcji wskazuje szybkość, z jaką reakcje są przekształcane w produkty. Specyficzna stała szybkości jest stałą proporcjonalności.
• Specyficzna stała szybkości jest częścią szybkości reakcji.
• Specyficzna stała szybkości tylko nie może stanowić ważnego określenia szybkości reakcji.
