Η κινητική ή τα ποσοστά χημικών αντιδράσεων αντιπροσωπεύουν ένα από τα πιο περίπλοκα θέματα που αντιμετωπίζουν οι φοιτητές χημείας του γυμνασίου και του κολλεγίου. Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο οι συγκεντρώσεις των προϊόντων και των αντιδραστηρίων αλλάζουν με το χρόνο. Καθώς προχωρά η αντίδραση, ο ρυθμός τείνει να μειώνεται επειδή η πιθανότητα μιας σύγκρουσης μεταξύ των αντιδραστηρίων μειώνεται προοδευτικά. Οι χημικοί επομένως τείνουν να περιγράφουν τις αντιδράσεις με τον «αρχικό» ρυθμό τους, ο οποίος αναφέρεται στον ρυθμό αντίδρασης κατά τα πρώτα λίγα δευτερόλεπτα ή λεπτά.
Σε γενικές γραμμές, οι χημικοί αντιπροσωπεύουν χημικές αντιδράσεις στη μορφή
aA + bB -> cD + dD,
όπου τα Α και Β παριστάνουν αντιδραστήρια, τα C και D αντιπροσωπεύουν προϊόντα και τα α, b, c και d παριστάνουν τους αντίστοιχους συντελεστές τους στην ισορροπημένη χημική εξίσωση. Η εξίσωση ρυθμού για αυτή την αντίδραση είναι τότε
(1 ÷ a) d ÷ dt = (-1 ÷ b) d ÷ dt = (1 ÷ c) d ÷ dt = (1 ÷ d) d ÷ dt,
όπου τα αγκύλια παριστάνουν τη συγκέντρωση του αντιδραστηρίου ή του προϊόντος. Τα α, b, c και d αντιπροσωπεύουν τους συντελεστές από τις εξισορροπημένες χημικές εξισώσεις. και t αντιπροσωπεύει το χρόνο.
Γράψτε μια ισορροπημένη χημική εξίσωση για την υπό εξέταση αντίδραση. Για παράδειγμα, θεωρήστε την αντίδραση υπεροξειδίου του υδρογόνου, H2O2, αποσύνθεση σε νερό, Η2Ο και οξυγόνο, 02:
H2O2 (2) ---> Η2Ο (2) + 02.
Μια "ισορροπημένη" αντίδραση περιέχει τον ίδιο αριθμό κάθε τύπου ατόμου τόσο στην αριστερή όσο και στη δεξιά πλευρά του βέλους. Στην περίπτωση αυτή, και οι δύο πλευρές περιέχουν τέσσερα άτομα υδρογόνου και δύο άτομα οξυγόνου.
Κατασκευάστε την εξίσωση ρυθμού με βάση την εξίσωση που δίνεται στην Εισαγωγή. Συνεχίζοντας το παράδειγμα από το βήμα 1:
(1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 1) d ÷ dt.
Αντικαταστήστε τα δεδομένα συγκέντρωσης και χρόνου στην εξίσωση από το βήμα 2 με βάση τις πληροφορίες που είναι διαθέσιμες στο πρόβλημα ή που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια ενός πειράματος. Για παράδειγμα, για την αντίδραση που περιγράφηκε παραπάνω, υποθέστε ότι ελήφθησαν τα ακόλουθα δεδομένα:
χρόνος (ες), (Μ) 0, 0.250 10, 0.226
Αυτά τα δεδομένα δείχνουν ότι μετά από 10 δευτερόλεπτα, η συγκέντρωση υπεροξειδίου του υδρογόνου μειώθηκε από 0.250 moles ανά λίτρο σε 0.226 moles ανά λίτρο. Στη συνέχεια γίνεται η εξίσωση ρυθμού
ρυθμός = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0.226 - 0.250) ÷ 10 = 0.0012 M / s.
Αυτή η τιμή αντιπροσωπεύει τον αρχικό ρυθμό αντίδρασης.