Reaktionopeutta

Reaktionopeus kuvaa kemiallisen reaktion nopeutta, jolla reagoivien aineiden pitoisuudet muuttuvat. Yleisesti sitä mitataan yhden aineen pitoisuuden muutoksenopeutena ajan funktiona: rate = -d[A]/dt tai rate = d[B]/dt, riippuen siitä, kohteena on reagoiva tai muodostuva aine. Yksiköt ovat tavallisesti mol/(l·s).

Nopeuslaki kuvaa sitä, miten nopeus riippuu pitoisuuksista. Yleinen muoto on rate = k[A]^m[B]^n, jossa m ja n ovat reaktiota koskevia tilausarvoja, ja k on lämpötilasta riippuva vakio. Reaktionnopeus voidaan määrittää kokeellisesti.

Esimerkkejä: ensimmäisen kertaluvun reaktio A -> tuotteet, rate = k[A]. Toisen kertaluvun reaktio 2A -> tuotteet, rate = k[A]^2. Puoliintumisaika t1/2 liittyy usein ensimmäisen kertaluvun reaktioon: t1/2 = ln 2 / k.

Faktorit, jotka vaikuttavat reaktionopeuteen, ovat pitoisuudet, lämpötila, katalyytti ja sen aktiivisuus, pinta-ala, paine kaasumaisissa reaktioissa sekä valo fotoreaktioissa. Lämpötilan nousu yleensä nopeuttaa reaktiota; Arrheniuksen lain mukaan k = A exp(-Ea/RT).

Mittauksessa reaktionopeutta arvioidaan seuraamalla pitoisuuksien muutoksia spektrofotometrialla, titraamalla, kaasunkehitystä tai muita kemiallisia signaaleja ajan funktiona.

Reaktiomekanismin näkökulmasta nopein vaihe ei aina määritä kokonaisnopeutta; nopeusmääräävä vaihe (rate-determinantti) rajoittaa kokonaisnopeutta. Tämä tekee reaktionopeudesta keskeisen mittarin sekä sovelluksissa että teoriassa.