Jaka jest szybkość reakcji?

Szybkość reakcji to szybkość, z jaką reagenty są przekształcane w produkty w reakcji chemicznej. Jest to ważny temat w chemii, ponieważ może zaoferować wiele ważnych informacji na temat natury różnych substancji. Pomiar ten jest również ważny w branżach, które muszą wytwarzać niektóre chemikalia na dużą skalę, ponieważ reakcje, które wytwarzają takie chemikalia, muszą postępować w wystarczająco szybkim tempie. Niektóre reakcje mogą wystąpić niemal natychmiast, podczas gdy inne mogą zająć godziny, dni lub nawet lata, zanim dojdzie do ich zakończenia. W środowisku akademickim szybkości reakcji są podzbiorem tematu kinetyki chemicznej, który jest zawarty w tytule chemii fizycznej.

Istnieje wiele różnych czynników, które mogą wpływać na szybkość danej reakcji, przy czym charakter reagentów jest tylko jeden. Na przykład temperatura jest ważna, ponieważ wyższe temperatury zwykle powodują szybszy postęp reakcji, dostarczając więcej energii do układu chemicznego. Stężenie reagentów jest również ważnym czynnikiem determinującym szybkość reakcji. Wyższe stężenia reagentów powodują, że reagenty częściej zderzają się ze sobą, zwiększając w ten sposób szybkość ich reakcji.

Jednym z najważniejszych czynników określających szybkość reakcji, szczególnie w układach biologicznych, jest obecność katalizatora. Katalizatory to cząsteczki, które zwiększają szybkość bez pochłaniania przez reakcję. Robią to poprzez obniżenie energii aktywacji, którą reakcja musi pokonać, aby postępować. Potrzebna jest pewna ilość energii, zanim reakcja może przejść do zakończenia, a katalizatory zmniejszają tę ilość energii. Enzymy są białkami biologicznymi, które są absolutnie niezbędne dla większości życia, ponieważ wiele ważnych reakcji chemicznych zachodzących u zwierząt rozwijałoby się bez nich zbyt wolno.

Opracowano wiele metod matematycznych do przewidywania i modelowania szybkości reakcji chemicznej. Obliczenia te zasadniczo oparte są na stężeniu różnych reagentów, obecności i dokładnej naturze katalizatora oraz temperaturze, chociaż można również wziąć pod uwagę inne czynniki. Niektóre dane eksperymentalne są na ogół potrzebne do dokładnego ustalenia równania, które można wykorzystać do przewidywania szybkości w dowolnym punkcie. Mówiąc ogólnie, kinetyki chemicznej, szybkości reakcji i związanej z nimi matematyki uczy się chemii w szkołach średnich i wyższych.