Kemične reakcije lahko razvrstimo glede na njihovo reakcijo kinetika, študija stopnje reakcije.
Kinetična teorija pravi, da so minljivi delci vse snovi v stalnem gibanju in da je temperatura snovi odvisna od hitrosti tega gibanja. Povečano gibanje spremlja povečana temperatura.
Splošna reakcijska oblika je:
aA + bB → cC + dD
Reakcije so razvrščene kot reakcije ničelnega reda, prvega reda, drugega reda ali mešanega (višjega reda).
Ključni ukrepi: reakcijski nalogi v kemiji
- Kemijskim reakcijam se lahko dodelijo reakcijski redovi, ki opisujejo njihovo kinetiko.
- Vrste naročil so nične, prve, druge ali mešane.
- Reakcija ničelnega reda poteka s konstantno hitrostjo. Hitrost reakcije prvega reda je odvisna od koncentracije enega od reaktantov. Hitrost reakcije drugega reda je sorazmerna s kvadratom koncentracije reaktanta ali produkta koncentracije dveh reaktantov.
Reakcije ničelnega reda
Reakcije ničelnega reda (kjer je vrstni red = 0) imajo konstantno hitrost. Hitrost reakcije ničelnega reda je konstantna in neodvisna od koncentracije reaktantov. Ta hitrost ni odvisna od koncentracije reaktantov. Zakon o stopnjah je:
hitrost = k, pri čemer imajo k enote M / sek.
Reakcije prvega reda
Reakcija prvega reda (kjer je red = 1) ima hitrost, sorazmerno koncentraciji enega od reaktantov. Hitrost reakcije prvega reda je sorazmerna s koncentracijo enega reaktanta. Pogost primer reakcije prvega reda je radioaktivno razpadanje, spontani proces, skozi katerega nestabilen atomsko jedro razbije na manjše, bolj stabilne drobce. Zakon o stopnjah je:
stopnja = k [A] (ali B namesto A), pri čemer imajo k enote sek-1
Reakcije drugega reda
Reakcija drugega reda (kjer je vrstni red = 2) ima hitrost, sorazmerno s koncentracijo kvadrata enega reaktanta ali produkta koncentracije dveh reaktantov. Formula je:
stopnja = k [A]2 (ali nadomestka B za A ali k, pomnoženo s koncentracijo A, krajšo od koncentracije B), z enotami konstantne hitrosti M-1sek-1
Reakcije mešanega reda ali višjega reda
Reakcije mešanega reda imajo delni vrstni red glede na hitrost, kot so:
stopnja = k [A]1/3
Dejavniki, ki vplivajo na stopnjo reakcije
Kemična kinetika napoveduje, da se bo hitrost kemijske reakcije povečala s faktorji, ki povečujejo kinetiko energije reaktantov (do točke), kar povečuje verjetnost, da bodo reaktanti medsebojno vplivali drugo. Podobno lahko pričakujemo, da bodo dejavniki, ki zmanjšujejo možnost, da se reaktanti med seboj trčijo, znižali hitrost reakcije. Glavni dejavniki, ki vplivajo na hitrost reakcije, so:
- Koncentracija reaktantov: Večja koncentracija reaktantov povzroči več trkov na enoto časa, kar vodi do povečane hitrosti reakcije (razen reakcij ničelnega reda).
- Temperatura: Povišanje temperature običajno spremlja povečanje hitrosti reakcije.
- Prisotnost katalizatorji: Katalizatorji (na primer encimi) znižujejo aktivacijsko energijo kemične reakcije in povečajo hitrost kemične reakcije, ne da bi se pri tem porabili.
- Fizikalno stanje reaktantov: Reaktanti v isti fazi lahko pridejo v stik s termičnim delovanjem, vendar površina in mešanje vplivajo na reakcije med reaktanti v različnih fazah.
- Tlak: Pri reakcijah, ki vključujejo pline, zvišanje tlaka poveča trčenje med reaktanti in poveča hitrost reakcije.
Medtem ko lahko kemijska kinetika napoveduje stopnjo kemijske reakcije, ne določa, v kolikšni meri se reakcija pojavi.