Ρυθμός αντίδρασης έναντι χρόνου αντίδρασης
Ο ρυθμός αντίδρασης και ο χρόνος αντίδρασης είναι αλληλεξαρτώμενες μεταβλητές. Ο ρυθμός αντίδρασης μιας αντίδρασης καθορίζει το χρόνο που θα χρειαστεί για να ολοκληρωθεί η αντίδραση σε έναν ορισμένο βαθμό.
Ρυθμός αντίδρασης
Ο ρυθμός αντίδρασης είναι απλώς η ένδειξη της ταχύτητας της αντίδρασης. Επομένως, μπορεί να θεωρηθεί ως μια παράμετρος, η οποία καθορίζει πόσο γρήγορη ή αργή είναι μια αντίδραση. Φυσικά, ορισμένες αντιδράσεις είναι πολύ αργές, επομένως δεν μπορούμε καν να δούμε την αντίδραση να λαμβάνει χώρα εάν δεν την παρατηρήσουμε για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, η διάβρωση των πετρωμάτων με χημικές διεργασίες είναι μια πολύ αργή αντίδραση, η οποία λαμβάνει χώρα με τα χρόνια. Αντίθετα, η αντίδραση ενός κομματιού καλίου με το νερό είναι πολύ γρήγορη. Έτσι, παράγει μεγάλη ποσότητα θερμότητας και θεωρείται ως μια έντονη αντίδραση.
Σκεφτείτε την ακόλουθη αντίδραση όπου τα αντιδρώντα Α και Β πηγαίνουν στα προϊόντα C και D.
a A + b B → c C + d D
Ο ρυθμός για την αντίδραση μπορεί να δοθεί σε ένα από τα δύο αντιδρώντα ή προϊόντα.
Rate=-(1/a) d[A]/dt=-(1/b) d[B]/dt=(1/c) d[C]/dt=(1/d) d[D]/dt
Εδώ, τα a, b, c και d είναι στοιχειομετρικοί συντελεστές των αντιδρώντων και προϊόντων. Για τα αντιδρώντα, η εξίσωση ρυθμού γράφεται με αρνητικό πρόσημο, επειδή τα προϊόντα εξαντλούνται καθώς προχωρά η αντίδραση. Ωστόσο, καθώς τα προϊόντα αυξάνονται, δίνονται θετικά σημάδια.
Η χημική κινητική είναι η μελέτη των ρυθμών αντίδρασης και υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης. Αυτοί οι παράγοντες είναι οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων, οι καταλύτες, η θερμοκρασία, η επίδραση του διαλύτη, το pH, μερικές φορές οι συγκεντρώσεις του προϊόντος κ.λπ. Αυτοί οι παράγοντες μπορούν να βελτιστοποιηθούν ώστε να έχουν τον μέγιστο ρυθμό αντίδρασης ή μπορούν να προσαρμοστούν για να χειριστούν τους απαιτούμενους ρυθμούς αντίδρασης. Αν γράψουμε την εξίσωση ταχύτητας σε σχέση με το αντιδρών Α για την παραπάνω αντίδραση, θα είναι η εξής.
R=-K [A]a [B]b
Σε αυτήν την αντίδραση, k είναι η σταθερά ταχύτητας. Είναι μια σταθερά αναλογικότητας, η οποία εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Ο ρυθμός και η σταθερά ταχύτητας μιας αντίδρασης μπορούν να βρεθούν με πειράματα.
Χρόνος αντίδρασης
Όταν ένα ή περισσότερα αντιδρώντα μετατρέπονται σε προϊόντα, ενδέχεται να υποστούν διαφορετικές τροποποιήσεις και αλλαγές ενέργειας. Οι χημικοί δεσμοί στα αντιδρώντα σπάνε και σχηματίζονται νέοι δεσμοί, για να παραχθούν προϊόντα, τα οποία είναι εντελώς διαφορετικά από τα αντιδρώντα. Αυτό το είδος χημικής τροποποίησης είναι γνωστή ως χημική αντίδραση. Ο χρόνος που απαιτείται για την ολοκλήρωση μιας αντίδρασης σε κάποιο βαθμό είναι γνωστός ως χρόνος αντίδρασης. Ο χρόνος εξαρτάται από διάφορους παράγοντες που επηρεάζουν την αντίδραση. Για παράδειγμα, το μέγεθος των σωματιδίων των αντιδρώντων, οι συγκεντρώσεις, οι φυσικές τους καταστάσεις, η θερμοκρασία και η πίεση είναι μερικοί από τους παράγοντες που επηρεάζουν το χρόνο ολοκλήρωσης μιας αντίδρασης. Εκτός από το χρόνο ολοκλήρωσης της αντίδρασης, μπορούμε να μετρήσουμε το χρόνο σε όλη την αντίδραση. Για παράδειγμα, μπορούμε να μετρήσουμε το μισό χρόνο αντίδρασης. Επομένως, δεν υπάρχει συγκεκριμένος ορισμός για το χρόνο αντίδρασης. Αντίθετα, μετράμε τον χρόνο σύμφωνα με τις ανάγκες του πειράματός μας.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του ρυθμού αντίδρασης και του χρόνου αντίδρασης;
• Ο ρυθμός αντίδρασης καθορίζει πόσο γρήγορη ή αργή είναι η αντίδραση. Ο χρόνος αντίδρασης είναι ο χρόνος που απαιτείται για να ολοκληρωθεί μια αντίδραση σε κάποιο βαθμό.
• Εάν ο ρυθμός αντίδρασης είναι υψηλός για μια συγκεκριμένη αντίδραση, τότε ο χρόνος αντίδρασης είναι χαμηλός. Επίσης, εάν ο ρυθμός αντίδρασης είναι χαμηλός, τότε ο χρόνος αντίδρασης θα είναι μεγαλύτερος.
