Kinetika alebo miera chemických reakcií predstavuje jednu z najkomplexnejších tém, ktorým čelia študenti stredných a vysokých škôl chémie. Rýchlosť chemickej reakcie opisuje, ako sa menia koncentrácie produktov a reaktantov v čase. Ako reakcia pokračuje, rýchlosť má tendenciu klesať, pretože pravdepodobnosť kolízie medzi reaktantami sa postupne znižuje. Chemici majú preto tendenciu opisovať reakcie podľa ich „počiatočnej“ rýchlosti, ktorá sa vzťahuje na rýchlosť reakcie počas prvých niekoľkých sekúnd alebo minút.
Chemici vo všeobecnosti predstavujú chemické reakcie vo forme
aA + bB ---> cD + dD,
kde A a B predstavujú reaktanty, C a D predstavujú produkty a a, b, cad predstavujú ich príslušné koeficienty vo vyváženej chemickej rovnici. Rýchlostná rovnica pre túto reakciu je potom
rýchlosť = (-1 ÷ a) d ÷ dt = (-1 ÷ b) d ÷ dt = (1 ÷ c) d ÷ dt = (1 ÷ d) d ÷ dt,
kde hranaté zátvorky označujú koncentráciu reaktantu alebo produktu; a, b, cad predstavujú koeficienty z vyvážených chemických rovníc; at predstavuje čas.
Napíšte vyváženú chemickú rovnicu pre skúmanú reakciu. Ako príklad možno uviesť reakciu peroxidu vodíka, H2O2, rozklad na vodu, H2O a kyslík, O2:
H202 (2) ---> H20 (2) + 02.
„Vyvážené“ reakcie obsahujú rovnaký počet každého typu atómu na ľavej aj pravej strane šípky. V tomto prípade obe strany obsahujú štyri atómy vodíka a dva atómy kyslíka.
Zostrojte rýchlostnú rovnicu na základe rovnice uvedenej v úvode. Pokračovanie príkladu z kroku 1:
rýchlosť = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 1) d ÷ dt.
Nahraďte údaje o koncentrácii a čase do rovnice z kroku 2 na základe informácií dostupných v probléme alebo získaných počas experimentu. Napríklad pre vyššie opísanú reakciu predpokladajme, že boli získané nasledujúce údaje:
čas (y), (M) 0, 0,250 10, 0,226
Tieto údaje ukazujú, že po 10 sekundách sa koncentrácia peroxidu vodíka znížila z 0,250 mólov na liter na 0,266 mólov na liter. Rýchlostná rovnica sa potom stáva
rýchlosť = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0,226 - 0,250) ÷ 10 = 0,0012 M / s.
Táto hodnota predstavuje počiatočnú rýchlosť reakcie.