Kimyasal kinetik, kimyasal işlemler ve reaksiyon oranları. Bu, hızını etkileyen koşulların analizini içerir. Kimyasal reaksiyon, reaksiyon mekanizmalarını ve geçiş durumlarını anlama ve kimyasal reaksiyonu tahmin etmek ve tanımlamak için matematiksel modeller oluşturmak. Kimyasal reaksiyon oranı genellikle birimler saniyenin-1bununla birlikte, kinetik deneyleri birkaç dakika, saat hatta gün sürebilir.
Ayrıca şöyle bilinir
Kimyasal kinetiklere reaksiyon kinetikleri veya basitçe "kinetikler" de denebilir.
Kimyasal Kinetik Tarihçesi
Kimyasal kinetik alanı, 1864 yılında Peter Waage ve Cato Guldberg tarafından formüle edilen kitle eylem yasasından geliştirilmiştir. Kitle eylem yasası, kimyasal reaksiyonun hızının, reaktanların miktarı ile orantılı olduğunu belirtir. Jacobus van't Hoff kimyasal dinamikler üzerinde çalıştı. 1884 tarihli "Etudes de dynamique chimique" adlı eseri 1901 Nobel Kimya Ödülleri'ne (Nobel ödülünün verildiği ilk yıl olan) yol açtı. Bazı kimyasal reaksiyonlar karmaşık kinetiği içerebilir, ancak kinetiğin temel prensipleri lise ve üniversite genel kimya derslerinde öğrenilir.
Önemli Çıkarımlar: Kimyasal Kinetik
- Kimyasal kinetik veya reaksiyon kinetiği, kimyasal reaksiyonların oranlarının bilimsel bir araştırmasıdır. Bu, reaksiyon hızını tanımlamak için matematiksel modelin geliştirilmesini ve reaksiyon mekanizmalarını etkileyen faktörlerin bir analizini içerir.
- Peter Waage ve Cato Guldberg, kitle eylem yasasını tanımlayarak kimyasal kinetik alanına öncülük ettiler. Kitle eylem yasası, bir reaksiyonun hızının reaktanların miktarı ile orantılı olduğunu belirtir.
- Bir reaksiyonun hızını etkileyen faktörler arasında, reaktanların ve diğer türlerin konsantrasyonu, yüzey alanı, reaktanların doğası, sıcaklık, katalizörler, basınç, ışık olup olmadığı ve reaktanlar.
Hız Kanunları ve Hız Sabitleri
Deneysel veriler, hız kanunları ve kimyasal kinetik hız sabitlerinin kütle eylem yasası uygulanarak türetildiği reaksiyon hızlarını bulmak için kullanılır. Hız yasaları sıfır derece reaksiyonları, birinci derece reaksiyonları ve ikinci derece reaksiyonlar.
- Sıfır mertebeden bir reaksiyonun hızı sabittir ve reaktanların konsantrasyonundan bağımsızdır.
oran = k - Birinci dereceden bir reaksiyonun hızı, bir reaktifin konsantrasyonu ile orantılıdır:
oran = k [A] - İkinci dereceden bir reaksiyonun hızı, tek bir reaktan konsantrasyonunun karesiyle orantılı bir orana veya iki reaktan konsantrasyonunun çarpımına orantılı bir orana sahiptir.
oran = k [A]2 veya k [A] [B]
Bireysel adımlar için oran yasaları, daha karmaşık kimyasal reaksiyonlar için yasalar türetmek üzere birleştirilmelidir. Bu reaksiyonlar için:
- Kinetiği sınırlayan bir hız belirleme adımı vardır.
- Aktivasyon enerjisini deneysel olarak belirlemek için Arrhenius denklemi ve Eyring denklemleri kullanılabilir.
- Hız yasasını basitleştirmek için kararlı durum yaklaşımları uygulanabilir.
Kimyasal Reaksiyon Hızını Etkileyen Faktörler
Kimyasal kinetik, kimyasal reaksiyonun hızının, kinetik enerjisini arttıran faktörlerle artacağını öngörür. reaktanlar (bir noktaya kadar), reaktanların birbirleriyle etkileşme olasılığının artmasına neden olur. Benzer şekilde, reaktanların birbirleriyle çarpışma olasılığını azaltan faktörlerin reaksiyon hızını düşürmesi beklenebilir. Reaksiyon hızını etkileyen ana faktörler şunlardır:
- reaktanların konsantrasyonu (artan konsantrasyon reaksiyon hızını artırır)
- sıcaklık (artan sıcaklık reaksiyon hızını bir noktaya kadar artırır)
- katalizörlerin varlığı (katalizörler bir reaksiyon önermek aktivasyon enerjisiböylece bir katalizörün varlığı reaksiyon hızını artırır)
- reaktanların fiziksel durumu (aynı fazdaki reaktanlar termal etki yoluyla temas edebilir, ancak yüzey alanı ve ajitasyon farklı fazlardaki reaktanlar arasındaki reaksiyonları etkiler)
- basınç (gaz içeren reaksiyonlar için, basıncı arttırmak reaktanlar arasındaki çarpışmaları arttırır, reaksiyon hızını arttırır)
Kimyasal kinetik bir kimyasal reaksiyonun hızını tahmin edebilse de, reaksiyonun meydana gelme derecesini belirlemediğini unutmayın. Termodinamik dengeyi tahmin etmek için kullanılır.
Kaynaklar
- Espenson, J.H. (2002). Kimyasal Kinetik ve Reaksiyon Mekanizmaları (2. baskı). McGraw-Hill. ISBN 0-07-288362-6.
- Guldberg, C. M.; Ücret, P. (1864). "Afinite ile İlgili Çalışmalar" Forhandlinger i Videnskabs-Selskabet i Christiania
- Gorban, A. N.; Yablonsky. G. S. (2015). Kimyasal Dinamiğin Üç Dalgası. Doğal Olguların Matematiksel Modellenmesi 10(5).
- Laidler, K. J. (1987). Kimyasal kinetik (3. baskı). Harper ve Row. ISBN 0-06-043862-2.
- Steinfeld J. I., Francisco J. S.; Hase W. L. (1999). Kimyasal Kinetik ve Dinamik (2. baskı). Prentice-Hall. ISBN 0-13-737123-3.