Co to jest kinetyka chemiczna?

Kinetyka chemiczna to badanie reakcji chemicznych i ich zmiany w zależności od zmiennych warunków. Podstawowym określeniem skutków reakcji chemicznej jest w większości poza faktyczny skład substancji. Kinetyka chemiczna bada te warunki, aby określić, w jaki sposób i dlaczego zachodzi taka reakcja. Podstawowym zastosowaniem w nauce jest tworzenie efektywnych, nieniszczących i nietrujących reakcji do zastosowania w produkcji, przetwarzaniu materiałów i przemyśle farmaceutycznym. Mimo to większość tej dziedziny to czysta nauka i badania.

Podstawowe metody i odpowiedzi podczas reakcji chemicznej są określane przez samą substancję chemiczną. Bez względu na obecne warunki niektóre materiały nie będą reagować z innymi chemikaliami lub czynnikami środowiskowymi. Stanowi to linię podstawową wykorzystywaną przez kinetykę chemiczną. Gdy reakcja zostanie zrozumiana w kontrolowanym środowisku, zmiany reakcji można bezpośrednio przypisać zmianom warunków eksperymentu.

Oprócz tego, czym właściwie jest początkowa substancja, stan i stężenie substancji będą odgrywać istotną rolę w kinetyce chemicznej. Te dwa czynniki są bezpośrednio związane ze stanem materiału wyjściowego, a nie ze środowiskiem. Stan materiału odnosi się do tego, czy jest to ciało stałe, ciecz czy gaz. Stężenie to ilość reagenta w porównaniu z inną substancją lub objętością. Można to wyrazić jako „części na 1000 chemikaliów X” lub jako procent miejsca wykorzystanego w obszarze doświadczalnym.

Stężenie materiału ma ogromne znaczenie dla kinetyki chemicznej z dwóch powodów. Po pierwsze, im większa ilość reagentów, tym szybciej nastąpi reakcja. Był to jeden z pierwszych poważnych przełomów w tej dziedzinie i często uważany jest za punkt wyjścia dla dyscypliny. Drugi ważny efekt dotyczy interakcji chemicznych. Jeśli stężenie dwóch reagentów jest bardzo niskie w trzeciej niereaktywnej substancji, wówczas zajmie to zauważalnie dużo czasu, aby te dwa reagenty faktycznie się ze sobą spotkały.

Oprócz fizycznych właściwości materiału, środowisko jest również dużą częścią kinetyki chemicznej. Czynniki środowiskowe sprowadzają się zazwyczaj do temperatury i ciśnienia. W miarę wzrostu temperatury reagenty absorbują energię cieplną i poruszają się szybciej. To pozwala im częściej wchodzić w interakcje, co przyspiesza reakcję. Podobnie, wyższe ciśnienie powoduje, że więcej akcji dzieje się na mniejszej przestrzeni, zwiększając prawdopodobieństwo, że reagenty się spotkają.

Ostatnią ważną częścią kinetyki chemicznej jest zastosowanie katalizatorów. Te „substancje zewnętrzne” zmieniają sposób, w jaki zachodzi reakcja, bez zmiany końcowego wyniku reakcji. Katalizator będzie oddziaływał z jednym lub więcej reagentami i zmieni sposób ich zachowania. Zazwyczaj oznacza to, że zwiększają energię, poruszają się szybciej, bardziej współdziałają i zwiększają ogólną szybkość reakcji. Aby być katalizatorem, a nie reagentem, materiał katalizujący musi pozostać niezmieniony podczas reakcji.