Szybkość reakcji chemicznej

Szybkość reakcji chemicznej wyraża szybkość przybywania lub ubywania składnika w wyniku przebiegu reakcji chemicznej.

Szybkość reakcji chemicznej definiuje się jako pochodną współrzędnej reakcji po czasie. Wygodniej jest jednak zdefiniować użyteczną szybkość reakcji jako formalną szybkość reakcji podzieloną przez objętość reaktora. Otrzymuje się wtedy:

$v=\frac{{\rm d}\xi}{V{\rm d}t}$

Korzystając z faktu, że:

${\rm d}n_i=\nu_i{\rm d}\xi\,$

gdzie $n_i$ to ilość $i$-tego reagenta, $\nu_i$ to współczynnik stechiometryczny $i$-tego reagenta (dodatni dla produktów, ujemny dla substratów), a $\xi$ to współrzędna postępu reakcji oraz, że $\frac{n_i}{V} = c_i$, gdzie $c_i$ to stężenie $i$-tego reagentu otrzymuje się wzór na praktyczną szybkość reakcji:

$v=\frac{{\rm d}c_i}{\nu_i{\rm d}t}$

W praktyce dla reakcji typu:

$a{\rm A} + b{\rm B} \to x{\rm X} + y{\rm Y}$

szybkość jest wyraża się następująco:

$v=\frac{{\rm d}[{\rm X}]}{x{\rm d}t} = \frac{{\rm d}[{\rm Y}]}{y{\rm d}t} = -\frac{{\rm d}[{\rm A}]}{a{\rm d}t} = -\frac{{\rm d}[{\rm B}]}{b{\rm d}t}$

Szybkość reakcji można wyrazić jako iloczyn:

$v = k[{\rm A}]^{\alpha}[{\rm B}]^{\beta}\ldots$

przy czym wykładniki potęgowe nie wynikają z równania sumarycznego, a jedynie z mechanizmu reakcji. Wykładniki te mogą mieć zarówno wartości całkowite jak i ułamkowe. Wielkość $k$ nazywana jest stałą szybkości reakcji i jest niezależna od stężeń reagentów, a zależna m.in. od temperatury.

Łącząc te dwa zapisy dochodzi się do równania kinetycznego.