La cinetica, o i tassi di reazioni chimiche, rappresentano uno degli argomenti più complessi affrontati dagli studenti di chimica delle scuole superiori e dei college. La velocità di una reazione chimica descrive come le concentrazioni di prodotti e reagenti cambiano nel tempo. Man mano che la reazione procede, la velocità tende a diminuire poiché la probabilità di una collisione tra reagenti si riduce progressivamente. I chimici pertanto tendono a descrivere le reazioni in base alla loro velocità "iniziale", che si riferisce alla velocità di reazione durante i primi secondi o minuti.

In generale, i chimici rappresentano le reazioni chimiche nella forma

aA + bB ---> cD + dD,

dove A e B rappresentano i reagenti, C e D rappresentano i prodotti e a, b, c e d rappresentano i rispettivi coefficienti nell'equazione chimica bilanciata. L'equazione di velocità per questa reazione è quindi

rate \u003d (-1 ÷ a) d [A] ÷ dt \u003d (-1 ÷ b) d [B] ÷ dt \u003d (1 ÷ c) d [C ] ÷ dt \u003d (1 ÷ d) d [D] ÷ dt,

dove parentesi quadre indicano la concentrazione del reagente o del prodotto; a, b, c e d rappresentano i coefficienti delle equazioni chimiche bilanciate; et rappresenta il tempo.

1. Equazione di bilancio
   
   

   Scrivere un'equazione chimica bilanciata per la reazione in esame. Ad esempio, si consideri la reazione del perossido di idrogeno, H2O2, che si decompone in acqua, H2O e ossigeno, O2:
   

   H2O2 (2) ---> H2O (2) + O2.
   

   Una reazione "bilanciata" contiene lo stesso numero di ciascun tipo di atomo su entrambi i lati sinistro e destro della freccia. In questo caso, entrambi i lati contengono quattro atomi di idrogeno e due atomi di ossigeno.
   

2. Costruisci l'equazione della velocità
   
   

   Costruisci l'equazione della frequenza in base all'equazione fornita nell'Introduzione. Continuando l'esempio dal passaggio 1:
   

   rate \u003d - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt \u003d (1 ÷ 2) d [H2O] ÷ dt \u003d (1 ÷ 1) d [O2] ÷ dt.
   

3. Dati sostitutivi
   
   

   Sostituisci i dati di concentrazione e tempo nell'equazione dal passaggio 2 in base alle informazioni disponibili nel problema o ottenute durante un esperimento. Ad esempio, per la reazione sopra descritta, supponiamo che siano stati ottenuti i seguenti dati:
   

   tempo (i), [H2O2] (M) 0, 0,250 10, 0,226
   

   Questi dati indicano che dopo 10 secondi, la concentrazione di perossido di idrogeno è diminuita da 0,250 moli per litro a 0,226 moli per litro. L'equazione della velocità diventa quindi
   

   velocità \u003d - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt \u003d - (1 ÷ 2) (0,226 - 0,250) ÷ 10 \u003d 0,0012 M /s.
   

   Questo valore rappresenta la velocità iniziale della reazione.