Kinetiek, of tarieven van chemische reacties, vertegenwoordigen een van de meest complexe onderwerpen waarmee middelbare school- en hogeschoolstudenten worden geconfronteerd. De snelheid van een chemische reactie beschrijft hoe de concentraties van producten en reactanten met de tijd veranderen. Naarmate een reactie voortschrijdt, neigt de snelheid af te nemen omdat de kans op een botsing tussen reactanten geleidelijk kleiner wordt. Chemici beschrijven reacties daarom meestal aan de hand van hun "initiële" snelheid, die verwijst naar de reactiesnelheid gedurende de eerste paar seconden of minuten.
Over het algemeen vertegenwoordigen chemici chemische reacties in de vorm
aA + bB ---> cD + dD,
waar A en B reactanten vertegenwoordigen, C en D producten vertegenwoordigen, en a, b, c en d hun respectieve coëfficiënten vertegenwoordigen in de evenwichtige chemische vergelijking. De snelheidsvergelijking voor deze reactie is dan
rate = (-1 ÷ a) d ÷ dt = (-1 ÷ b) d ÷ dt = (1 ÷ c) d ÷ dt = (1 ÷ d) d ÷ dt,
waarbij vierkante haakjes de concentratie van de reactant of het product aangeven; a, b, c en d vertegenwoordigen de coëfficiënten van de gebalanceerde chemische vergelijkingen; en t staat voor tijd.
Schrijf een evenwichtige chemische vergelijking voor de onderzochte reactie. Beschouw als voorbeeld de reactie van waterstofperoxide, H2O2, waarbij wordt ontleed in water, H2O en zuurstof, O2:
H2O2 (2) ---> H2O (2) + O2.
Een "evenwichtige" reactie bevat hetzelfde aantal van elk type atoom aan zowel de linker- als rechterkant van de pijl. In dit geval bevatten beide zijden vier waterstofatomen en twee zuurstofatomen.
Construeer de snelheidsvergelijking op basis van de vergelijking in de inleiding. Voortzetting van het voorbeeld uit stap 1:
rate = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 1) d ÷ dt.
Vervang de concentratie- en tijdgegevens in de vergelijking uit stap 2 op basis van de informatie die beschikbaar is in het probleem of verkregen tijdens een experiment. Neem bijvoorbeeld voor de hierboven beschreven reactie aan dat de volgende gegevens zijn verkregen:
tijd (en), (M) 0, 0,250 10, 0,226
Deze gegevens geven aan dat na 10 seconden de concentratie waterstofperoxide daalde van 0,250 mol per liter tot 0,226 mol per liter. De koersvergelijking wordt dan
rate = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0.226 - 0.250) ÷ 10 = 0.0012 M / s.
Deze waarde vertegenwoordigt de beginsnelheid van de reactie.