La cinetica o le percentuali di reazioni chimiche rappresentano uno degli argomenti più complessi affrontati dagli studenti di chimica delle scuole superiori e del college. La velocità di una reazione chimica descrive come le concentrazioni di prodotti e reagenti cambiano nel tempo. Con il procedere di una reazione, la velocità tende a diminuire perché la possibilità di una collisione tra reagenti diventa progressivamente inferiore. I chimici tendono quindi a descrivere le reazioni in base alla loro frequenza "iniziale", che si riferisce alla velocità di reazione durante i primi secondi o minuti.

In generale, i chimici rappresentano reazioni chimiche nella forma

aA + bB --- > cD + dD,

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

rate = (-1 ÷ a) d [A] ÷ dt = (-1 ÷ b) d [B] ÷ dt = (1 ÷ c) d [C ] ÷ dt = (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; e t rappresenta il tempo.

Equazione di equilibrio

Scrivi un'equazione chimica bilanciata per la reazione in esame. Ad esempio, si consideri la reazione del perossido di idrogeno, H2O2, la decomposizione 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.

Equazione della scala di costruzione

Costruisce l'equazione della velocità in base all'equazione fornita nell'introduzione. Continuando l'esempio dal punto 1:

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

Dati sostitutivi

Sostituire i dati di concentrazione e tempo nell'equazione del passaggio 2 in base alle informazioni disponibili nel problema o ottenute durante un esperimento. Ad esempio, per la reazione sopra descritta, supponiamo di aver ottenuto i seguenti dati:

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

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

​​rate = - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0,226 - 0,250) ÷ 10 = 0,0012 M /s.

Questo valore rappresenta il tasso iniziale della reazione.