מהי קינטיקה כימית?

קינטיקה כימית היא חקר תהליכים כימיים ו שיעורי התגובות. זה כולל ניתוח תנאים המשפיעים על מהירות א תגובה כימית, הבנת מנגנוני תגובה ומצבי מעבר, וגיבוש מודלים מתמטיים לחיזוי ותיאור של תגובה כימית. קצב התגובה הכימית בדרך כלל יש יחידות של שניות^-1עם זאת, ניסויים קינטיים עשויים להימשך מספר דקות, שעות ואף ימים.

ידוע גם כ

קינטיקה כימית עשויה להיקרא גם קינטיקה של תגובה או פשוט "קינטיקה".

תחום הקינטיקה הכימית התפתח מחוק הפעולה ההמונית, שגובש בשנת 1864 על ידי פיטר ווייאז 'וקאטו גולדברג. חוק הפעולה ההמונית קובע כי מהירות התגובה הכימית היא ביחס לכמות המגיבים. ג'ייקובוס וונה הוף למד דינמיקה כימית. פרסומו בשנת 1884 "Etudes de dynamique chimique" הוביל לפרס נובל לכימיה בשנת 1901 (זו הייתה השנה הראשונה בה הוענק פרס נובל). תגובות כימיות מסוימות עשויות להיות כרוכות בקינטיקה מורכבת, אך העקרונות הבסיסיים של קינטיקה נלמדים בשיעורי כימיה כללית בתיכון ובמכללה.

טעימות עיקריות: קינטיקה כימית

נתונים ניסיוניים משמשים למציאת שיעורי תגובה, מהם נגזרים חוקי קצב וקביעת קינטיקה כימית על ידי יישום חוק הפעולה ההמונית. חוקי דרגה מאפשרים חישובים פשוטים לתגובות מסדר אפס, תגובות מסדר ראשון ו- תגובות מסדר שני.

• קצב התגובה בסדר האפס קבוע ובלתי תלוי בריכוז המגיבים.
  שיעור = k
• שיעור התגובה ממדרגה ראשונה פרופורציונלי לריכוז של מגיבים אחד:
  rate = k [A]
• לקצב של תגובה מסדר שני יש שיעור שהוא פרופורציונלי לריבוע הריכוז של מגיב בודד או אחר תוצר הריכוז של שני מגיבים.
  rate = k [A]² או k [A] [B]

יש לשלב חוקים דרגיים עבור צעדים בודדים כדי לגזור חוקים לתגובות כימיות מורכבות יותר. לתגובות אלה:

• יש צעד שקובע קצב שמגביל את הקינטיקה.
• ניתן להשתמש במשוואות Arrhenius ו- Eyring לקביעת אנרגיית ההפעלה באופן ניסיוני.
• ניתן ליישם חישובים של מדינות קבועות כדי לפשט את חוק התעריפים.

קינטיקה כימית מנבאת כי קצב התגובה הכימית יעלה על ידי גורמים המגדילים את האנרגיה הקינטית של מגיבים (עד לנקודה מסוימת), מה שמוביל לסבירות מוגברת שהגיבים יפעלו זה בזה. באופן דומה, צפויים גורמים המפחיתים את הסיכוי להתנגשות זה עם זה, להוריד את קצב התגובה. הגורמים העיקריים המשפיעים על קצב התגובה הם:

• ריכוז של מגיבים (הולך וגובר ריכוז מגביר את קצב התגובה)
• טמפרטורה (העלאת הטמפרטורה מעלה את קצב התגובה, עד לנקודה)
• נוכחות של זרזים (זרזים להציע לתגובה מנגנון הדורש הנמוכה אנרגיית הפעלהכך שנוכחותו של זרז מגדילה את קצב התגובה)
• מצב פיזי של מגיבים (מגיבים באותו שלב עשויים לבוא במגע באמצעות פעולה תרמית, אך שטח הפנים והתסיסה משפיעים על התגובות בין המגיבים בשלבים שונים)
• לחץ (לתגובות הכוללות גזים, העלאת לחץ מגדילה את ההתנגשויות בין המגיבים, עלייה בקצב התגובה)

שימו לב שאמנם קינטיקה כימית יכולה לחזות את קצב התגובה הכימית, אולם היא אינה קובעת את מידת התרחשות התגובה. תרמודינמיקה משמשת לחיזוי שיווי משקל.

• אספנסון, ג'יי. (2002). מנגנוני כימיה ותגובה כימית (מהדורה שנייה). מקגרו-היל. ISBN 0-07-288362-6.
• גולדברג, סי. M.; Waage, P. (1864). "מחקרים הנוגעים לזיקה" סוכן מטפלים ב- Videnskabs-Selskabet i Christiania
• גורבן, א. נ.; יבלונסקי. ג. ש. (2015). שלוש גלים של דינמיקה כימית. דוגמנות מתמטית של תופעות טבעיות 10(5).
• ליידלר, ק. י. (1987). קינטיקה כימית (מהדורה שלישית). הארפר ושורה. ISBN 0-06-043862-2.
• שטיינפלד י. I., פרנסיסקו ג'. ש.; Hase W. ל. (1999). קינטיקה כימית ודינמיקה (מהדורה שנייה). פרנטיס-הול. ISBN 0-13-737123-3.