Kimyasal kinetik, kimyasal reaksiyonların hızlarını ve bu hızları etkileyen faktörleri inceleyen kimya dalıdır. Reaksiyon hızlarının ölçülmesi, hız denklemlerinin belirlenmesi ve reaksiyon mekanizmalarının aydınlatılması kinetiğin temel konularıdır.
Reaksiyon hızı, birim zamanda reaktant veya ürün konsantrasyonundaki değişim olarak tanımlanır:
Hız = -Δ[Reaktant]/Δt = +Δ[Ürün]/Δt
Bu reaksiyonda N2O5'in tüketim hızı 0.0024 M/s ise:
Bir reaksiyonun hız yasası genel olarak şu şekildedir:
Hız = k[A]m[B]n
Burada k hız sabiti, m ve n ise reaksiyonun A ve B'ye göre derecesidir.
| Reaksiyon Derecesi | Hız Yasası | Yarı Ömür (t1/2) |
|---|---|---|
| Sıfırıncı derece | Hız = k | t1/2 = [A]0/2k |
| Birinci derece | Hız = k[A] | t1/2 = ln2/k |
| İkinci derece | Hız = k[A]2 | t1/2 = 1/k[A]0 |
Arrhenius denklemi hız sabitinin sıcaklıkla değişimini açıklar:
k = A·e-Ea/RT
Burada:
Bir reaksiyonun 300 K'de hız sabiti 2.5×10-3 s-1, 310 K'de ise 5.0×10-3 s-1 ise aktivasyon enerjisi nedir?
Çözüm: ln(k2/k1) = (Ea/R)(1/T1 - 1/T2)
ln(5.0/2.5) = (Ea/8.314)(1/300 - 1/310)
Ea ≈ 53.6 kJ/mol
Reaksiyon mekanizmaları, bir reaksiyonun hangi basamaklardan geçerek gerçekleştiğini gösterir:
Soru 1: Birinci dereceden bir reaksiyonda başlangıç konsantrasyonu 0.8 M ve hız sabiti 0.05 s-1 ise yarı ömür nedir?
Soru 2: 2NO + O2 → 2NO2 reaksiyonu için hız yasası Hız = k[NO]2[O2] ise toplam reaksiyon derecesi nedir?
Soru 3: Bir reaksiyonun sıcaklığı 10°C artırıldığında hızı 2 katına çıkıyorsa aktivasyon enerjisi nedir?
Katalizörler reaksiyon hızını artırır ancak:
Michaelis-Menten kinetiği enzimatik reaksiyonları açıklar:
Hız = (Vmax[S])/(KM + [S])
Burada: