Kinetiikkaan

Kinetiikka on tieteellinen ala, joka tutkii prosessien nopeuksia ja niiden mekanismeja. Sen keskeinen kysymys on, miten nopeasti muutokset etenevät ja millä reittejä pitkin ne tapahtuvat eri olosuhteissa. Kinetiikka kattaa kemiallisen kinetiikan lisäksi biologisten, fysikaalisten sekä materiaalien ja ympäristön prosessit, joissa muutokset tapahtuvat ajan kuluessa.

Kemiallinen kinetiikka käsittelee reaktioiden nopeuksia sekä tekijöiden, kuten lämpötilan, konsentraatioiden, paineen ja katalyyttien, vaikutuksia nopeuksiin. Reaktion nopeus määritellään usein muutoksena konsentraatiossa aikayksikköä kohti. Reaktioiden nopeudet noudattavat usein nopeuslakia, jonka muoto riippuu reaktiojärjestyksestä. Tärkeisiin käsitteisiin kuuluvat nopeusvakio, aktivaatioenergia ja Arrhenius-yhtälö, jotka yhdistävät nopeuden lämpötilaan ja energiamuutoksiin. Mekanismit voivat sisältää välivaiheita ja siirtymistilan ilmiöitä, jotka selittävät, miten reaktio etenee vaiheittain.

Käytännössä kinetiikka sisältää sekä eksperimentaalisen että teoreettisen osuuden: mittaamalla aineiden konsentraatioita ajan funktiona voidaan määrittää nopeuslait ja määrätyt olosuhteet, kuten alkunopeudet tai integroidut nopeuslait. Menetelmät kuten alkuperäinen nopeus (initial-rate) -menetelmä ja integroidut nopeuslait auttavat erottamaan järjestyksen ja nopeusvakiot.

Sovellukset ovat laajoja: synteesi ja katalyyttien optimointi, farmasia ja lääketieteen farmakokinetiikka, ympäristötieteet, materiaalit ja palamisprosessit. Kinetiikan historia ulottuu esimerkiksi law of mass actionin esiinvedosta 1800-luvulla ja Arrhenius-yhtälön kehityksestä 1880-luvulla, jotka ovat muokanneet käsitystä reaktioiden nopeuksista.