Che cos'è la cinetica chimica?
La cinetica chimica è lo studio delle reazioni chimiche e di come cambiano in base a condizioni variabili. La determinazione primaria degli effetti di una reazione chimica è per lo più al di fuori dell'effettiva composizione della sostanza. La cinetica chimica studia queste condizioni per determinare come e perché si manifesta una reazione. L'uso primario applicato per la scienza sta creando reazioni efficienti, non distruttive e non avvelenanti per l'uso nella produzione, nella lavorazione dei materiali e nell'industria farmaceutica. Anche così, la maggior parte di questo campo è pura scienza e ricerca.
I metodi di base e le risposte durante una reazione chimica sono determinati dalla sostanza chimica stessa. Indipendentemente dalle condizioni presenti, alcuni materiali non reagiranno con altri prodotti chimici o con fattori ambientali. Questo costituisce la base utilizzata dalla cinetica chimica. Una volta che una reazione è compresa in un ambiente controllato, i cambiamenti nella reazione possono essere direttamente attribuiti ai cambiamenti nelle condizioni dell'esperimento.
A prescindere da quale sia effettivamente la sostanza iniziale, lo stato e la concentrazione della sostanza giocheranno un fattore importante nella cinetica chimica. Questi due fattori sono direttamente correlati alla condizione del materiale iniziale, piuttosto che all'ambiente. Lo stato del materiale si riferisce a solido, liquido o gas. La concentrazione è la quantità di reagente rispetto a un'altra sostanza o volume. Questo può essere espresso come "parti per 1.000 di X sostanza chimica" o come percentuale di spazio utilizzato nell'area sperimentale.
La concentrazione del materiale è di grande importanza per la cinetica chimica per due motivi. Innanzitutto, maggiore è la quantità di reagenti, più rapida sarà la reazione. Questa è stata una delle prime grandi scoperte in questo campo ed è spesso considerata il punto di nascita della disciplina. Il secondo effetto principale riguarda l'interazione chimica. Se la concentrazione di due reagenti è molto bassa all'interno di una terza sostanza non reattiva, ci vorrà un notevole lasso di tempo perché i due reagenti si incontrino effettivamente.
Oltre alle proprietà fisiche del materiale, l'ambiente è anche una parte importante della cinetica chimica. I fattori ambientali generalmente si riducono alla temperatura e alla pressione. All'aumentare della temperatura, i reagenti assorbono energia termica e si muovono più velocemente. Ciò consente loro di interagire tra loro più frequentemente, accelerando la reazione. Allo stesso modo, una maggiore pressione fa sì che più azioni avvengano in uno spazio più piccolo, aumentando la probabilità che i reagenti si incontrino.
L'ultima parte importante della cinetica chimica è l'uso di catalizzatori. Queste sostanze chimiche "di terze parti" cambiano il modo in cui si verifica la reazione senza cambiare il risultato finale della reazione. Un catalizzatore interagirà con uno o più reagenti e cambierà il loro comportamento. Questo in genere significa che aumentano di energia, si muovono più velocemente, interagiscono di più e aumentano la velocità di reazione complessiva. Per essere un catalizzatore e non un reagente, il materiale catalizzante deve rimanere invariato durante la reazione.