Kinetika ali stopnja kemijskih reakcij predstavlja eno najbolj zapletenih tem, s katerimi se srečujejo študentje kemije v srednjih šolah in na visoki šoli. Hitrost kemijske reakcije opisuje, kako se koncentracije izdelkov in reaktantov s časom spreminjajo. Ko se reakcija nadaljuje, se hitrost ponavadi zmanjša, saj možnost trčenja med reaktanti postopoma niža. Kemiki zato opisujejo reakcije s svojo "začetno" hitrostjo, ki se nanaša na hitrost reakcije v prvih nekaj sekundah ali minutah.
Kemiki na splošno predstavljajo kemične reakcije v obliki
aA + bB ---> cD + dD,
kjer A in B predstavljata reaktante, C in D predstavljata produkte in a, b, c in d predstavljata njune koeficiente v uravnoteženi kemijski enačbi. Takšna reakcija je potem enačba hitrosti
stopnja = (-1 ÷ a) d ÷ dt = (-1 ÷ b) d ÷ dt = (1 ÷ c) d ÷ dt = (1 ÷ d) d ÷ dt,
kjer kvadratni oklepaji označujejo koncentracijo reaktanta ali proizvoda; a, b, c in d predstavljajo koeficiente iz uravnoteženih kemijskih enačb; in t predstavlja čas.
Za reakcijo v preiskavi napišite uravnoteženo kemijsko enačbo. Kot primer navedite reakcijo vodikovega peroksida, H2O2, ki razpade na vodo, H2O in kisik, O2:
H2O2 (2) ---> H2O (2) + O2.
Uravnotežene reakcije vsebujejo enako število atomov na levi in desni strani puščice. V tem primeru obe strani vsebujeta štiri vodikove atome in dva atoma kisika.
Sestavite enačbo stopnje na podlagi enačbe iz Uvoda. Nadaljnji primer iz 1. koraka:
stopnja = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 1) d ÷ dt.
Podatke o koncentraciji in času zamenjajte v enačbi iz koraka 2 na podlagi informacij, ki so na voljo v težavi ali dobljenih med poskusom. Na primer, za zgoraj opisano reakcijo predpostavimo, da so bili dobljeni naslednji podatki:
čas (i), (M) 0, 0,250 10, 0,226
Ti podatki kažejo, da se je koncentracija vodikovega peroksida po 10 sekundah zmanjšala z 0,250 molov na liter na 0,226 molov na liter. Takšna hitrost postane enačba
hitrost = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0,226 - 0,250) ÷ 10 = 0,0012 M / s.
Ta vrednost predstavlja začetno hitrost reakcije.