Termodynamiikka vs kinetiikka
Sekä termodynamiikka että kinetiikka ovat tieteellisiä periaatteita, joiden juuret ovat peräisin fysikaalisista tieteistä ja jotka ovat saaneet aikaan niin monia edistysaskeleita tieteen alalla, ja sen sovellukset ovat monilla tieteen ja tekniikan aloilla. Nämä kaksi termiä kulkevat kirjaimellisesti käsi kädessä kemian tieteissä ja liittyvät hyvin läheisesti toisiinsa.
Lisätietoja termodynamiikasta
Nimi 'Thermodynamics' itsessään viittaa termiin, jota voidaan kutsua lämpötilaan liittyväksi termiksi ja muutokseen liittyväksi 'dynamiikaksi'. Näin ollen löyhemmin sitä voidaan pitää lämpötilan aiheuttamina muutoksina. Nämä muutokset voivat olla luonteeltaan fysikaalisia ja/tai kemiallisia. Kemiallisesti tapahtuvia muutoksia kutsutaan "kemiallisiksi reaktioiksi", ja tämä johti kemialliseen termodynamiikkaan.
Yleisemmin termodynamiikkaa voidaan kuvata kappaleisiin/tiloihin ja prosesseihin liittyvänä periaatteena. Yleensä mukana olevat prosessit ovat energiansiirtoja, jotka voidaan jakaa kahteen erilliseen ryhmään; eli lämpö ja työ. Jos yksi energiatila muuttuu toiseen, sanomme, että työ on tehty. Energia on pohjimmiltaan kykyä tehdä työtä. Jos järjestelmän energia muuttuu lämpötilaeron seurauksena, sanotaan, että lämpöä on virtannut.
Siksi termodynamiikka koskee pääasiassa energiaa eikä anna minkäänlaista selitystä näiden muutosten esiintymisnopeudesta. Tämä tiloihin/kappaleisiin ja prosesseihin liittyvien nopeuksien ja energian ero on hyvin selvä kemian tieteiden alalla, jossa termodynamiikka koskee vain kemiallisen reaktion energiaa ja tasapainoasemaa.
Tasapainotila on, jossa sekä lähtöaineet että tuotteet ovat läsnä ja kaikkien mukana olevien lajien pitoisuudet pysyvät muuttumattomina ajan myötä, ja se on spesifinen tietylle reaktiolle, kun reaktio suoritetaan standardiolosuhteissa. Termodynamiikka voi ennustaa, että reaktio varmasti tapahtuu, koska tuotteiden energia on pienempi kuin reagoivien aineiden energia. Käytännössä voidaan kuitenkin tarvita kinetiikan periaatetta, jotta reaktio tapahtuisi tuntuvalla nopeudella.
Lisätietoja kinetiikasta
Kinetiikka on useammin mukana kemian tieteiden alalla. Siksi se liittyy siihen, kuinka nopeasti kemiallinen reaktio voi tapahtua tai kuinka nopeasti kemiallinen tasapainopiste saavutetaan. Kemiallisten reaktioiden nopeuksien säätelyyn liittyy useita parametreja.
Osallistuvien molekyylien tulee törmätä riittävän energian kanssa ja oikeassa suunnassa. Mikä tahansa ehto, joka täyttää tämän vaatimuksen, lisää kemiallisen reaktion nopeutta. Kaikille kemiallisille reaktioille on olemassa energiaeste. Tämä tunnetaan aktivointienergiana. Molekyylien energian tulisi olla tätä energiaa suurempi, jotta reaktio tapahtuisi. Lämpötilan nostaminen lisää reaktion nopeutta toimittamalla aktivoitumisenergiaa suurempaa energiaa suuremmalle osalle molekyyleistä. Pinta-alan kasvattaminen mahdollistaa enemmän törmäyksiä ja pitoisuuden lisääminen lisää reagoivien molekyylien määrää, mikä lisää reaktion nopeutta. Katalyyttejä käytetään alentamaan aktivaatioenergian estettä ja tarjoamaan siten helpon reitin reaktiolle.
Termodynamiikka vs kinetiikka
