Chemické reakcie možno klasifikovať na základe ich reakcie kinetika, štúdium reakčných rýchlostí.
Kinetická teória uvádza, že drobné častice všetkej hmoty sú v konštantnom pohybe a že teplota látky závisí od rýchlosti tohto pohybu. Zvýšený pohyb je sprevádzaný zvýšenou teplotou.
Všeobecná reakčná forma je:
aA + bB → cC + dD
Reakcie sa kategorizujú ako reakcie nulového, prvého, druhého alebo zmiešaného (vyššieho) poriadku.
Kľúčové cesty: Reakčné objednávky v chémii
- Chemickým reakciám môžu byť priradené poradia reakcií, ktoré opisujú ich kinetiku.
- Typy objednávok sú nulté, prvé, druhé alebo zmiešané.
- Reakcia nulového poriadku prebieha konštantnou rýchlosťou. Rýchlosť reakcie prvého poriadku závisí od koncentrácie jedného z reaktantov. Rýchlosť reakcie druhého rádu je úmerná druhej mocnine koncentrácie reaktantu alebo produktu koncentrácie dvoch reaktantov.
Reakcie nulového rádu
Reakcie nulového rádu (kde order = 0) majú konštantnú rýchlosť. Rýchlosť reakcie nulového poriadku je konštantná a nezávislá od koncentrácie reaktantov. Táto rýchlosť je nezávislá od koncentrácie reaktantov. Zákon o sadzbách je:
rýchlosť = k, pričom k má jednotky M / s.
Reakcie prvého poriadku
Reakcia prvého poriadku (kde poradie = 1) má rýchlosť úmernú koncentrácii jedného z reaktantov. Rýchlosť reakcie prvého poriadku je úmerná koncentrácii jedného reaktantu. Bežným príkladom reakcie prvého poriadku je rádioaktívny rozpad, spontánny proces, prostredníctvom ktorého je nestabilný atómové jadro sa rozpadá na menšie, stabilnejšie fragmenty. Zákon o sadzbách je:
rate = k [A] (alebo B namiesto A), pričom k má jednotky sec-1
Reakcie druhého poriadku
Reakcia druhého poriadku (kde rád = 2) má rýchlosť úmernú koncentrácii štvorca jedného reaktantu alebo produktu koncentrácie dvoch reaktantov. Vzorec je:
sadzba = k [A]2 (alebo nahradiť B za A alebo k vynásobené koncentráciou A-násobkom koncentrácie B) jednotkami rýchlostnej konštanty M-1sekunda-1
Reakcie zmiešaného alebo vyššieho poriadku
Reakcie zmiešaného poriadku majú zlomkovú hodnotu podľa ich rýchlosti, napríklad:
sadzba = k [A]1/3
Faktory ovplyvňujúce rýchlosť reakcie
Chemická kinetika predpovedá, že rýchlosť chemickej reakcie sa zvýši faktormi, ktoré zvyšujú kinetiku energia reaktantov (až do bodu), čo vedie k zvýšenej pravdepodobnosti interakcie reaktantov s každým z nich ostatní. Podobne možno očakávať, že faktory, ktoré znižujú pravdepodobnosť zrážania reaktantov navzájom, znižujú reakčnú rýchlosť. Hlavné faktory, ktoré ovplyvňujú rýchlosť reakcie, sú:
- Koncentrácia reaktantov: Vyššia koncentrácia reaktantov vedie k väčšiemu kolízii za jednotku času, čo vedie k zvýšenej reakčnej rýchlosti (s výnimkou reakcií nultého poriadku).
- Teplota: Zvýšenie teploty je zvyčajne sprevádzané zvýšením reakčnej rýchlosti.
- Prítomnosť katalyzátory: Katalyzátory (ako napríklad enzýmy) znižujú aktivačnú energiu chemickej reakcie a zvyšujú rýchlosť chemickej reakcie bez toho, aby sa v procese spotrebovali.
- Fyzikálny stav reaktantov: Reaktanty v rovnakej fáze sa môžu dostať do kontaktu prostredníctvom tepelného pôsobenia, ale povrchová plocha a agitácia ovplyvňujú reakcie medzi reaktantmi v rôznych fázach.
- Tlak: Pri reakciách s plynmi zvyšuje tlak zvyšujúce kolízie medzi reaktantmi a zvyšuje reakčnú rýchlosť.
Aj keď chemická kinetika môže predpovedať rýchlosť chemickej reakcie, neurčuje rozsah, v akom sa reakcia uskutočňuje.