Reaktionopeus vs. reaktioaika
Reaktionopeus ja reaktioaika ovat toisistaan riippuvia muuttujia. Reaktion reaktionopeus määrittää ajan, joka kuluu reaktion loppuun saattamiseen tietyssä määrin.
Reaktionopeus
Reaktionopeus on yksinkertaisesti osoitus reaktion nopeudesta. Siksi sitä voidaan pitää parametrina, joka määrittää kuinka nopea tai hidas reaktio on. Tietysti jotkut reaktiot ovat hyvin hitaita, joten emme voi edes nähdä reaktion tapahtuvan, ellemme tarkkaile sitä hyvin pitkään. Esimerkiksi kemiallisten prosessien aiheuttama kiven rapautuminen on erittäin hidas reaktio, joka tapahtuu vuosien kuluessa. Sitä vastoin kaliumpalan reaktio veden kanssa on erittäin nopea; näin ollen se tuottaa suuren määrän lämpöä ja sitä pidetään voimakkaana reaktiona.
Ajatellaan seuraavaa reaktiota, jossa lähtöaineet A ja B menevät tuotteisiin C ja D.
a A + b B → c C + d D
Reaktion nopeus voidaan antaa joko kahden lähtöaineen tai tuotteen muodossa.
Hinnoittelu=-(1/a) d[A]/dt=-(1/b) d[B]/dt=(1/c) d[C]/dt=(1/d) d[D]/dt
Tässä a, b, c ja d ovat lähtöaineiden ja tuotteiden stoikiometrisiä kertoimia. Reagensseille nopeusyhtälö kirjoitetaan miinusmerkillä, koska tuotteet ehtyvät reaktion edetessä. Kuitenkin tuotteiden lisääntyessä niille annetaan positiivisia merkkejä.
Kemiallinen kinetiikka tutkii reaktionopeuksia, ja monet tekijät vaikuttavat reaktion nopeuteen. Näitä tekijöitä ovat reagoivien aineiden pitoisuudet, katalyytit, lämpötila, liuotinvaikutukset, pH, joskus tuotepitoisuudet jne. Nämä tekijät voidaan optimoida maksimaalisen reaktionopeuden saamiseksi tai niitä voidaan säätää manipuloimaan vaadittuja reaktionopeuksia. Jos kirjoitamme nopeusyhtälön suhteessa reagoivaan aineeseen A edellä mainitulle reaktiolle, se on seuraava.
R=-K [A]a [B]b
Tässä reaktiossa k on nopeusvakio. Se on suhteellisuusvakio, joka riippuu lämpötilasta. Reaktion nopeus ja nopeusvakio voidaan löytää kokein.
Reaktioaika
Kun yksi tai useampi lähtöaine muuttuu tuotteiksi, ne voivat käydä läpi erilaisia muutoksia ja energiamuutoksia. Reagensseissa olevat kemialliset sidokset katkeavat ja uusia sidoksia muodostuu, jolloin syntyy tuotteita, jotka ovat täysin erilaisia kuin lähtöaineet. Tällaista kemiallista modifikaatiota kutsutaan kemialliseksi reaktioksi. Aikaa, joka kuluu reaktion loppuun saattamiseen tietyssä määrin, kutsutaan reaktioajaksi. Aika riippuu useista reaktioon vaikuttavista tekijöistä. Esimerkiksi reagoivien aineiden hiukkaskoko, pitoisuudet, niiden fysikaaliset tilat, lämpötila ja paine ovat joitain tekijöitä, jotka vaikuttavat reaktion loppuunsaattumisaikaan. Reaktion päättymisajan lisäksi voimme mitata aikaa koko reaktion ajan. Voimme esimerkiksi mitata puolikkaan reaktioajan. Siksi reaktioajalle ei ole erityistä määritelmää. Sen sijaan mittaamme aikaa kokeilutarpeidemme mukaan.
Mitä eroa on reaktionopeudella ja reaktioajalla?
• Reaktionopeus määrittää, kuinka nopea tai hidas reaktio on. Reaktioaika on aika, joka kuluu reaktion suorittamiseen tietyssä määrin.
• Jos reaktionopeus on korkea tietyssä reaktiossa, reaktioaika on pieni. Myös jos reaktionopeus on alhainen, reaktioaika on pidempi.
