Kinetika kimia

The Chemical Kinetics adalah cabang kimia, bertanggung jawab untuk studi kuantitatif laju reaksi. Kita dapat mendefinisikannya sebagai orang yang bertanggung jawab untuk memperlakukan kecepatan reaksi, faktor-faktor yang mempengaruhinya, dan mekanisme di mana reaktan diubah menjadi produk.

Transformasi reaktan menjadi produk ini bisa cepat, lambat, dan bahkan mungkin tidak pernah terjadi.
Beberapa reaksi terjadi dalam satu langkah, melalui tumbukan sederhana dua molekul dan penataan ulang atom, tetapi umumnya, reaksi terjadi melalui langkah-langkah antara yang bersama-sama membentuk mekanisme reaksi.

Penemuan reaksi antara, di mana reaktan diubah menjadi produk, yaitu deskripsi reaksi dengan akurat, juga merupakan peran kinetika kimia.

Beberapa reaksi kimia terjadi secara praktis seketika pada suhu kamar, di sisi lain, yang lain terjadi sangat lambat bahkan dalam kondisi yang sama, fakta ini menyulitkan untuk mendefinisikan konsep kecepatan reaksi yang coba kita pahami sebagai:
Kecepatan reaksi mewakili kecepatan yang dengannya transformasi beberapa reaktan terjadi, pada reaktan lain yang berbeda, produk.

Dalam semua reaksi, dengan berlalunya waktu, reaktan habis saat diubah menjadi produk, dengan cara ini kita dapat mendefinisikan istilah penting lain dalam kinetika kimia: laju reaksi rata – rata.
Laju reaksi rata-rata, dalam reaksi homogen antara gas atau antara reaktan dalam larutan, diukur dari penurunan reaktan atau peningkatan konsentrasi produk selama periode waktu tertentu. Reaksi homogen adalah reaksi di mana reaktan berada dalam fase yang sama.

Mari kita asumsikan reaksi secara teoritis sebagai berikut:

aA + bB → cC + dD

Kecepatan dalam reaksi ini dinyatakan sebagai fungsi dari konsentrasi reaktan, dalam hal ini, dan , yaitu:

[A] / ty ​​ [B] / t

Atau juga dapat dinyatakan sebagai peningkatan konsentrasi produk dan , selama periode waktu:

[C] / ty ​​ [D] / t

Konsentrasi umumnya diukur dalam mol per liter (mol.L ^ -1), dan rentang waktu, dalam detik (s). Jadi, kecepatan akan diukur dalam mol per liter per detik (mol.L ^ -1. S ^ -1)

Agar variasi yang disebutkan di atas menjadi analog, harus diperhitungkan bahwa:

Untuk setiap a mol.L ^ -1 dari yang habis, a b mol.L ^ -1 dari juga akan hilang , pada saat yang sama c mol.L ^ -1 dari dan d mol.L ^ -1 dihasilkan dari . Inilah sebabnya mengapa setiap perubahan konsentrasi perlu dibagi dengan koefisien stoikiometri yang sesuai.

Ketika [A] dan [B] berkurang, transformasinya negatif, sedangkan [C] dan [D] positif. Oleh karena itu, kita harus menempatkan tanda – di depan variasi reaktan sehingga, dengan cara ini, kecepatan selalu memperoleh nilai positif.

Selain mengetahui kecepatan rata-rata, menarik untuk mengetahui nilai kecepatan pada saat tertentu, istilah yang dikenal sebagai kecepatan sesaat. Hal ini ditemukan dengan menentukan kecepatan rata-rata dalam interval waktu sekecil yang diinginkan, yang dinyatakan dengan turunan konsentrasi terhadap waktu, baik dari reagen atau produk, dibagi dengan koefisien stoikiometrik yang sesuai.

Teori reaksi kimia:

Mempelajari kecepatan reaksi, hukum-hukum dan faktor-faktornya, menjadi lebih mudah dipahami jika Anda memiliki teori daripada penjelasan tentang bagaimana dan dalam kondisi apa reaksi kimia terjadi. Sekitar tahun 1920, apa yang disebut teori tumbukan diusulkan, yang kemudian, sekitar tahun 1935, diperluas dengan teori kompleks teraktivasi atau keadaan transisi.

Teori tabrakan:

Menurut teori ini, suatu reaksi terjadi jika suatu kondisi terpenuhi: tumbukan atau tumbukan partikel-partikel reaktan, baik itu atom, ion, atau molekul.
Perhitungan menunjukkan bahwa tumbukan partikel tidak cukup bagi mereka untuk bereaksi, karena jika demikian, semua reaksi akan berlangsung seketika, karena banyaknya tumbukan yang terjadi dalam interval waktu yang kecil.
Agar tumbukan dua partikel dijamin menyebabkan reaksi di antara mereka, partikel harus memenuhi dua kondisi:

  • Memiliki energi kinetik yang cukup, sehingga ikatannya teratur sehingga memberikan pembentukan zat baru. Energi kinetik diubah menjadi energi getaran, menyebabkan ikatan putus, jadi jika Anda tidak memiliki energi kinetik minimum, partikel akan memantul tanpa bereaksi.
  • Tabrakan dengan orientasi yang baik.

Jika kedua syarat ini terpenuhi, tumbukan partikel akan efektif dan reaksi antara keduanya akan terjadi.

Teori kompleks yang diaktifkan:

Teori ini, juga dikenal sebagai teori keadaan transisi , mengatakan bahwa ketika molekul-molekul yang membentuk reaktan mendekat, mereka berubah bentuk, menyebabkan tumbukan yang menghasilkan keadaan menengah dengan energi tinggi dan durasi pendek: kompleks teraktivasi .
Kompleks teraktivasi adalah campuran molekul yang dapat menimbulkan produk. Kompleks hanya terbentuk jika molekul-molekul reaktan memiliki energi yang sama atau lebih besar dari yang disebut energi aktivasi, yang merupakan karakteristik dari setiap reaksi.

Energi aktivasi adalah energi komplementer yang harus diserap oleh molekul reaktan, sehingga ketika bertumbukan membentuk kompleks teraktivasi.
Teori ini mengatakan bahwa reaksi hanya dimulai ketika molekul reaktan mencapai pagar energi yang merupakan energi aktivasi. Umumnya, hanya sebagian kecil dari molekul yang memiliki energi yang cukup untuk mengatasi pagar ini, oleh karena itu, hanya sebagian kecil ini yang berpartisipasi dalam reaksi.
Semakin tinggi energi aktivasi, semakin lambat laju reaksi. Di sisi lain, dalam reaksi energi aktivasi rendah, kecepatan reaksi diuntungkan karena jumlah kejutan efektif lebih besar.