Kinetiek, oftewel de snelheid van chemische reacties, is een van de meest complexe onderwerpen waarmee chemici van de middelbare school en hogescholen worden geconfronteerd. De snelheid van een chemische reactie beschrijft hoe de concentraties van producten en reactanten met de tijd veranderen. Naarmate een reactie voortgaat, neigt de snelheid te dalen omdat de kans op een botsing tussen reactanten progressief lager wordt. Chemici hebben daarom de neiging om reacties te beschrijven aan de hand van hun "initiële" snelheid, die verwijst naar de reactiesnelheid gedurende de eerste paar seconden of minuten.

Over het algemeen vertegenwoordigen chemici chemische reacties in de vorm van

aA + bB --- & gt; cD + dD,

waarbij A en B reactanten voorstellen, C en D producten vertegenwoordigen, en a, b, c en d vertegenwoordigen hun respectievelijke coëfficiënten in de gebalanceerde chemische vergelijking. De snelheidsvergelijking voor deze reactie is dan

snelheid = (-1 ÷ a) d [A] ÷ dt = (-1 ÷ b) d [B] ÷ dt = (1 ÷ c) d [C ] ÷ dt = (1 ÷ d) d [D] ÷ dt,

waarbij rechte haken de concentratie van de reactant of het product aanduiden; a, b, c en d vertegenwoordigen de coëfficiënten van de gebalanceerde chemische vergelijkingen; en t staat voor tijd.

Evenwichtsvergelijking

Schrijf een uitgebalanceerde chemische vergelijking voor de onderzochte reactie. Beschouw bijvoorbeeld de reactie van waterstofperoxide, H2O2, ontbindend in water, H2O en zuurstof, O2:

H2O2 (2) --- & gt; H2O (2) + O2.

Een "uitgebalanceerde" reactie bevat hetzelfde aantal van elk type atoom aan zowel de linker- als de rechterkant van de pijl. In dit geval bevatten beide zijden vier waterstofatomen en twee zuurstofatomen.

Vergelijken verhoudingsgetallen

Construeer de snelheidsvergelijking op basis van de vergelijking in de Inleiding. Vervolg het voorbeeld uit stap 1:

rate = - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt = (1 ÷ 2) d [H2O] ÷ dt = (1 ÷ 1) d [O2] ÷ dt.

Vervangende gegevens

Vervang de concentratie- en tijdgegevens in de vergelijking uit stap 2 op basis van de informatie die beschikbaar is in het probleem of verkregen tijdens een experiment. Neem voor de hierboven beschreven reactie bijvoorbeeld aan dat de volgende gegevens zijn verkregen:

tijd (s), [H2O2] (M) 0, 0.250 10, 0.226

Deze gegevens geven aan dat na 10 seconden daalde de concentratie waterstofperoxide van 0,250 mol per liter tot 0,226 mol per liter. De snelheidsvergelijking wordt dan

snelheid = - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0.226 - 0.250) ÷ 10 = 0.0012 M /s.

Deze waarde vertegenwoordigt de beginsnelheid van de reactie.