Reaksiyon hızı

Tepkime hızı, bir kimyasal tepkimenin gerçekleşme hızıdır. Belirli zaman aralığında, ürünlerin derişimindeki artma veya reaktantların derişimindeki azalma ile saptanır. Örneğin bir demir parçasının havadaki oksijenin etkisiyle paslanması yıllar alırken, bir kâğıdın yanması saniyeler içinde olur.

Kimyasal kinetik, fiziksel kimyanın tepkime hızlarıyla ilgilenen alt dalıdır. Kimyasal kinetiğin kavramları; kimyagerlik, kimya mühendisliği, enzim bilimi ve çevre mühendisliği gibi pek çok alanda kullanılır.

Tanımı

Aşağıdaki kimyasal tepkime göz önüne alınırsa:

aA + bB → pP + qQ

Küçük harfler mol sayısını, büyük harfler maddeleri temsil etmektedir.

Kapalı sistemlerde ve izobarik ortamlarda tepkime hızı r aşağıdaki gibi tanımlanır:

r=-{\frac {1}{a}}{\frac {d[A]}{dt}}=-{\frac {1}{b}}{\frac {d[B]}{dt}}={\frac {1}{p}}{\frac {d[P]}{dt}}={\frac {1}{q}}{\frac {d[Q]}{dt}}

Bu gösterimde, [X] madde derişimini ifade etmektedir. (Not: Tepkime hızı her zaman pozitiftir. Giren maddelerin derişimindeki değişim negatif olduğundan işareti sağlamak için girenlerin başına - konur.) Tepkime hızının birimi mol L⁻¹s⁻¹ dir. Bu tanım sadece sabit hacimli kapalı bir kap için geçerlidir.

Tepkime hızına etki eden etkenler

Derişim: Tepkime hızı, hız denklemine ve çarpışma kuramına göre derişim arttıkça artar. Çünkü girenlerin derişimi arttıkça çarpışma sayısı da artar.
Basınç: Gaz durumundaki tepkimelerin hızı basınç arttıkça artar. Çünkü basıncın artması gaz derişimini arttırır. Katı ve sıvı durumdaki tepkimeler için basıncın etkisi daha küçüktür.
Sıcaklık: Daha yüksek sıcaklıklarda moleküllerin hızları artar ve gerçekleşen çarpışma sayısı da artar. Bu sayede daha çok başarılı çarpışma olur ve tepkime hızı artar. Hızın sıcaklığa bağlılığı Arrhenius denklemi ile açıklanır.

Örneğin ateşe atılan bir kömür oksijen etkisiyle yanarken, oda sıcaklığındaki bir kömür yanmaz. Daha doğrusu oda sıcaklığında yanma hızı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Ancak bir kibrit yardımıyla uygun sıcaklık oluşturulduğunda yanmaya başlar ve kendi oluşturduğu sıcaklıkla yanmaya devam eder çünkü ekzotermiktir.

Karıştırma: Heterojen tepkimelerde, karıştırma tepkime hızını önemli ölçüde arttırır.
Yüzey alanı: Yüzey alanı büyük maddeler daha hızlı tepkime verir.
Katalizör: Katalizörler tepkimenin, etkinleşme enerjisi daha düşük bir mekanizma üzerinden yürümesini sağlar. Böylelikle hızı arttırıp, tepkime sonunda ürünlerin bileşimini değiştirmezler. Katalizörlerin aksine inhibitörler tepkime hızını düşürür.

Hız denklemi

Tek basamaklı tepkimeler

Denklemi n A + m B → p P + q Q şeklinde olan tek basamaklı bir kimyasal tepkime için hız eşitliği aşağıdaki gibi yazılır.

\,r=k[A]^{n}[B]^{m}

Burada k hız sabitidir. Hız denklemi yazılırken sadece gaz ve çözelti(aqua) halindeki girenler yazılır. Çünkü katı ve sıvıların molariteleri sabittir.

Çok basamaklı tepkimeler

Bir kimyasal tepkime, birbirini izleyen bir seri tepkimenin toplamından oluşuyorsa buna tepkime mekanizması denir. Mekanizmanın hızını yavaş olan adım belirler. Bu yüzden tepkime hızı, yavaş basamağın hızına eşittir.

Kaynakça

Yrd.Doç.Dr. Hayrettin TÜRK. "Kimyasal Reaksiyonlarda Hız" (PDF). Anadolu Üniversitesi. 11 Şubat 2014 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Aralık 2013.
MEB. "Kimyasal Rekasiyonların Hızları" (PDF). 24 Ocak 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 8 Aralık 2013.
Füsun Acartürk. "Reaksyion Kinetiği ve Stabilite" (PDF). 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Aralık 2013.