Termodynamika a kinetyka
Zarówno termodynamika, jak i kinetyka to zasady naukowe, które czerpią swoje korzenie z nauk fizycznych i przyniosły tak wiele postępów w dziedzinie nauki, a jej zastosowania znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i inżynierii. Te dwa terminy dosłownie idą w parze w naukach chemicznych i są bardzo blisko spokrewnione.
Więcej o termodynamice
Sama nazwa „Termodynamika” sugeruje znaczenie terminu, który można określić jako „termo” w odniesieniu do temperatury i „dynamika” w odniesieniu do zmian. Stąd luźniej można je traktować jako zmiany zachodzące pod wpływem temperatury. Zmiany te mogą mieć charakter fizyczny i/lub chemiczny. Zmiany, które zachodzą chemicznie, określa się mianem „reakcji chemicznych”, co dało początek termodynamice chemicznej.
W bardziej ogólnym ujęciu termodynamikę można opisać jako zasadę związaną z ciałami/stanami i procesami. Zwykle zaangażowane procesy to transfery energii, które można podzielić na dwie odrębne grupy; czyli ciepło i praca. Jeśli jeden stan energetyczny zmienia się w inny, mówimy, że praca jest skończona. Energia to w zasadzie zdolność do wykonywania pracy. Jeśli energia systemu zmienia się w wyniku różnicy temperatur, mówimy, że nastąpił przepływ ciepła.
Dlatego termodynamika dotyczy głównie energetyki i nie daje żadnego wyjaśnienia na temat tempa występowania tych zmian. To rozróżnienie szybkości i energetyki zaangażowanych w stany/ciała i procesy jest bardzo wyraźne w dziedzinie nauk chemicznych, gdzie termodynamika dotyczy tylko energetyki i położenia równowagi reakcji chemicznej.
Pozycja równowagi jest tam, gdzie obecne są zarówno reagenty, jak i produkty, a stężenia wszystkich zaangażowanych związków nie zmieniają się w czasie i jest specyficzne dla konkretnej reakcji, gdy reakcja jest przeprowadzana w standardowych warunkach. Termodynamika może przewidywać, że reakcja na pewno zajdzie, ponieważ energia produktów jest mniejsza niż energia reagentów. Jednak w praktyce może być potrzebna zasada kinetyki, aby reakcja zaszła w odczuwalnym tempie.
Więcej o kinetyce
Kinetyka coraz częściej zajmuje się naukami chemicznymi. Odnosi się więc do tego, jak szybko może nastąpić reakcja chemiczna lub jak szybko osiągany jest punkt równowagi chemicznej. Z kontrolą szybkości reakcji chemicznych związane są różne parametry.
Zaangażowane cząsteczki muszą zderzać się z wystarczającą energią i we właściwej orientacji. Każdy warunek, który spełnia ten wymóg, zwiększa szybkość reakcji chemicznej. Istnieje bariera energetyczna dla zajścia każdej reakcji chemicznej. Jest to znane jako energia aktywacji. Aby reakcja zaszła, energia cząsteczek powinna być większa niż ta energia. Zwiększenie temperatury zwiększa szybkość reakcji, dostarczając energię większą niż energia aktywacji do większej frakcji cząsteczek. Zwiększenie pola powierzchni pozwala na więcej zderzeń, a zwiększenie stężenia zwiększa liczbę reagujących cząsteczek, tym samym zwiększając szybkość reakcji. Katalizatory są używane do obniżenia bariery energii aktywacji, a tym samym zapewniają łatwą drogę do zajścia reakcji.
Termodynamika a kinetyka
