سینتیک شیمیایی

سینتیک شیمیایی (به فرانسوی: Cinétique chimique) شاخه‌ای از علم است که به مطالعهٔ سرعت فرایندهای شیمیایی و عوامل مؤثر بر آن‌ها می‌پردازد.

سینتیک شیمیایی

سینتیک شیمیایی، که به عنوان سینتیک واکنش نیز شناخته شده‌است، مطالعه بر روی سرعت فرایندهای شیمیایی است.

سینتیک شیمیایی تحقیقات و بررسی‌هایی است که شرایط آزمایشگاهی گوناگون را بر سرعت یک واکنش شیمیایی توضیح می‌دهد. چراکه شرایط مختلف آزمایشگاهی از جمله دما، رطوبت و … می‌تواند بر مکانیزم واکنش و حالت‌گذار آن اثر بگذارد. همچنین سینتیک شیمیایی ساخت مدلی ریاضی از واکنش است که می‌توان به وسیلهٔ آن، ویژگی‌های یک واکنش شیمیایی را توضیح داد.

تاریخچه

در سال ۱۸۶۴، پیتر واج (Peter Waage) و کیتو گلدبرگ (Cato Guldberg) با تدوین قانون کنش جرم، که بیانگر تناسب مقدار مواد در یک واکنش با سرعت یک واکنش شیمیایی است.

در سال ۱۸۸۴، یاکوبوس هنریکوس وانت‌هوف (Van't Hoff) دینامیک شیمیایی را مورد مطالعه قرار داد و نتایج آن را تحت عنوان "Études de dynamique chimique" منتشر کرد. وی در سال ۱۹۰۱ اولین جایزهٔ نوبل شیمی را برای «کشف قوانین دینامیک شیمیایی و فشار اسمزی در محلول‌ها» دریافت کرد.

پس از وانت هوف، سینتیک شیمیایی با تعیین آزمایشی که از آن قوانین سرعت و ثابت سرعت بدست می‌آید، سر و کار دارد. قوانین سادهٔ سرعت برای واکنش مرتبه صفر (که در آن سرعت واکنش از غلظت مستقل است)، واکنش‌های مرتبه اول و واکنش مرتبه دوم گرفته شده‌است. در واکنش‌های مرتبه اول متوالی می‌توان با تقریب حالت پایدار، قانون سرعت را ساده کرد. انرژی فعالسازی برای واکنش تجربی با استفاده از معادلهٔ آرنیوس تعیین می‌شود. عوامل اصلی سرعت واکنش عبارتند از:

• ماهیت واکنش دهنده ها
• حالت فیزیکی واکنش دهنده
• غلظت واکنش دهنده‌ها
• درجه حرارتی که واکنش در آن رخ می‌دهد.
• کاتالیزور

گروبن (Groban) و یابلونسکی (Yablonsky) پیشنهاد دادند که دینامیک شیمیایی را به سه دوره تقسیم شود.

• اولی تحقیقات وانت هوف در زمینهٔ قوانین کلی واکنش‌های شیمیایی مربوط سینتیک به ترمودینامیک
• دومی که به نام Semenov - Hinshelwood شناخته شده‌است، بر مکانیسم‌های واکنش، به ویژه برای واکنش‌های زنجیره‌ای تأکید دارد.
• و سومی مربوط است به Aris و توصیف دقیق ریاضی شبکه‌های واکنش‌های شیمیایی

عوامل مؤثر بر سرعت واکنش

• ماهیت واکنش دهنده‌ها
• حالت فیزیکی
• غلظت
• دما
• کاتالیزورها
• فشار

کاربردها و مدل‌ها

مدل‌های ریاضی که توسط دانشمندان و مهندسان شیمی برای توصیف سینتیک واکنش شیمیایی ارائه شده‌است، برای درک بهتر فرایندهای شیمیایی مانند تجزیه مواد غذایی، رشد میکروارگانیسم‌ها، تجزیه استراتوسفری و شیمی پیچیدهٔ سیستم‌های بیولوژیکی به کار می‌رود. این مدل‌ها همچنین می‌تواند برای اصلاح رآکتورهای شیمیایی، بهینه‌سازی بازده، از بین بردن محصولات زیان‌آور برای محیط زیست و … استفاده شود.

جستارهای وابسته

• سینتیک
• سرعت واکنش
• معادله سرعت

منابع

https://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_kinetics

• مورتیمر، چارلز (۱۳۸۸)، «سینتیک شیمیایی»، شیمی عمومی، ترجمهٔ عیسی یاوری (ویراست ویرایش ششم (۱۹۸۶))، تهران: نشر علوم دانشگاهی، شابک ۹۶۴-۶۱۸۶-۳۳-۵

• James E.House, Principles of Chemical Kinetics, 2nd Ed. , Elsevier Inc. , United States of America, 2007. ISBN 978-0-12-356787-1