Wat is chemische kinetiek?

Chemische kinetiek is de studie van chemische reacties en hoe deze veranderen op basis van wisselende omstandigheden. De primaire bepaling van de effecten van een chemische reactie valt meestal buiten de feitelijke samenstelling van de stof. Chemische kinetiek bestudeert deze aandoeningen om te bepalen hoe en waarom een ​​reactie zich voordoet. Het primaire toegepaste gebruik voor de wetenschap is het creëren van efficiënte, niet-destructieve en niet-vergiftigende reacties voor gebruik in de industrie, materiaalverwerking en de farmaceutische industrie. Toch is het grootste deel van dit veld pure wetenschap en onderzoek.

De basismethoden en reacties tijdens een chemische reactie worden bepaald door de chemische stof zelf. Welke omstandigheden er ook zijn, sommige materialen reageren niet met andere chemicaliën of met omgevingsfactoren. Dit vormt de basislijn die wordt gebruikt door chemische kinetiek. Als een reactie eenmaal is begrepen in een gecontroleerde omgeving, kunnen veranderingen in de reactie direct worden toegeschreven aan veranderingen in de omstandigheden van het experiment.

Afgezien van wat de oorspronkelijke substantie eigenlijk is, zullen de toestand en de concentratie van de substantie een belangrijke factor spelen in de chemische kinetiek. Deze twee factoren houden rechtstreeks verband met de toestand van het oorspronkelijke materiaal, en niet met de omgeving. De staat van het materiaal verwijst naar of het een vaste stof, vloeistof of gas is. De concentratie is de hoeveelheid reactant in vergelijking met een andere stof of volume. Dit kan worden uitgedrukt als een 'delen per 1.000 X-chemicaliën' of als een percentage van de gebruikte ruimte in het experimentele gebied.

De concentratie van materiaal is om twee redenen van groot belang voor de chemische kinetiek. Ten eerste, hoe groter het aantal reactanten, hoe sneller de reactie zal optreden. Dit was een van de eerste grote doorbraken op dit gebied en wordt vaak beschouwd als het geboortepunt van de discipline. Het tweede grote effect betreft chemische interactie. Als de concentratie van twee reactanten binnen een derde niet-reactieve stof erg laag is, zal het een merkbare tijd duren voordat de twee reactanten elkaar daadwerkelijk tegenkomen.

Naast de fysische eigenschappen van het materiaal, is het milieu ook een groot deel van de chemische kinetiek. Omgevingsfactoren komen meestal neer op temperatuur en druk. Naarmate de temperatuur stijgt, absorberen de reactanten thermische energie en bewegen sneller. Hierdoor kunnen ze vaker met elkaar communiceren, wat de reactie versnelt. Evenzo zorgt hogere druk voor meer actie in een kleinere ruimte, waardoor de kans groter wordt dat de reactanten elkaar tegenkomen.

Het laatste grote deel van de chemische kinetiek is het gebruik van katalysatoren. Deze chemicaliën van 'derde partijen' veranderen de manier waarop de reactie plaatsvindt zonder het eindresultaat van de reactie te veranderen. Een katalysator zal interageren met een of meer reactanten en de manier waarop ze zich gedragen veranderen. Dit betekent meestal dat ze meer energie verbruiken, sneller bewegen, meer interactie aangaan en de algehele reactiesnelheid verhogen. Om een ​​katalysator te zijn en geen reactant, moet het katalyserende materiaal tijdens de reactie onveranderd blijven.