kinetiikka

Kinetiikka on tiede, joka tutkii muutosten nopeuksia sekä prosessien mekanismeja. Fysiikassa se käsittelee liikettä vaikuttavien voimien ja energian roolia, kun taas kemian kinetiikassa keskitytään reaktioiden nopeuksiin, reitteihin ja mekanismeihin. Termi juontuu kreikkalaisista sanoista kinēsis, liike.

Käytännössä kinetiikka kattaa sekä fysiikan että kemian ilmiöitä; kinematiikka kuvaa liikkeen ominaisuuksia ilman voimia, kun kinetiikka selvittää, miten voimat ja energian muutokset liikkeeseen vaikuttavat.

Kemiallinen kinetiikka tutkii, miten nopeasti aineet muuttuvat ja miten reaktiot etenevät useissa vaiheissa. Keskeisiä käsitteitä ovat reaktiolait, jotka määräävät miten konsentraatioiden muutos riippuu muiden aineiden pitoisuuksista; reaktiot voivat lähteä useamman vaiheen kautta, ja hidas vaihe rajoittaa kokonaistaipumisen nopeutta. Aktivaatioenergia ja lämpötilan vaikutus kuvataan usein Arrhenius-lain avulla; katalyysi nopeuttaa reaktiota tarjoamalla matalamman aktivaatiopolun.

Käytännön mallit yhdistävät kokeelliset mittaukset ja matemaattiset selitykset. Konsentraatioiden muutoksia mitataan ajan funktiona, ja differentiaalilausekkeet sekä integraalilakit kuvaavat nopeuksia. Teoreettisia malleja tukevat Boltzmannin kinetiikka ja siirtymätason teoria.

Kinetiikkaa sovelletaan laajasti teollisuudessa, biolääketieteessä ja ympäristötieteissä, muun muassa reaktorien optimoinnissa, katalyyttien kehityksessä sekä lääkeaineiden metabolian ennustamisessa.

Historia: kemiallisen kinetiikan varhaiset juuret ovat 1800-luvulla mass-action-lain myötä; Arrhenius ja myöhemmin siirtymätason teoria ovat keskeisiä kehityksiä.