reaksjonsfart

Farten av en reaksjon måles ved å bestemme hvordan stoffmengdene av de forskjellige forbindelsene som inngår i reaksjonen endres over tid. De forbindelsene man starter med kalles reaktanter, og de forbindelsene som dannes kalles produkter. Underveis kan det også dannes andre forbindelser som kalles mellomprodukter (intermediater).

Når reaksjonen skjer i løsning kan reaksjonsfarten uttrykkes som endringen over tid av konsentrasjonen av de enkelte reaktantene og produktene som inngå. Matematisk kan dette uttrykkes som den deriverte av konsentrasjonen c med hensyn på tiden:

v = dc/dt

Målet for slike undersøkelser er å sette opp en reaksjonsmekanisme, det vil si en modell som beskriver hvordan reaksjonen skjer på atomært nivå, altså hvilke bindinger som brytes og hvilke som dannes underveis og rekkefølgen av disse.

En reaksjons orden blir bestemt ved reaksjonsfartens avhengighet av konsentrasjonen. En reaksjon sies å være av første orden med hensyn på en av de forbindelsene som inngår i reaksjonen, når reaksjonsfarten til v er bestemt ved uttrykket:

v = kc

Reaksjonen er av andre orden når

v = kc²

Her er k er en proporsjonalitetsfaktor som kalles fartskonstanten eller mer korrekt fartskoeffisienten, siden proposjonalitetsfaktoren endrer seg med temperaturen. For de aller fleste reaksjoner øker farten med temperaturen.

For reaksjoner i gassfase eller i løsning kan en temperaturstigning på 10 °C føre til 2–4 ganger så stor reaksjonsfart. En reaksjon vil derfor ved 100 °C kunne forløpe over 2¹⁰ = 1024 ganger hurtigere enn ved 0 °C. En reaksjon som ved 100 °C forløper på en time, vil ved 0 °C minst trenge 40 døgn.

Tilsetning av en katalysator kan øke reaksjonsfarten.

En reaksjon som synes å oscillere (svinge) er en reaksjonstype som ofte brukes som demonstrasjon i populærforelesninger i kjemi. Den første ble oppdaget allerede i 1920-årene, men først en reaksjon oppdaget av russiske Boris Belousov (1893–1970) i 1950-årene fikk oppmerksomhet. Anatol Zjabotinskij (1938–2008) satte opp en reaksjonsmekanisme for reaksjonen noen år senere, og reaksjonen fikk derfor navnet Belousov-Zjabotinskij-reaksjonen (BZ-reaksjonen).

Denne og lignende reaksjoner er redoksreaksjoner hvor en eller flere mellomprodukter opptrer. Konsentrasjonen av utgangsstoffene avtar jevnt med tiden, og konsentrasjonen av produktene øker jevnt. Konsentrasjonen av noen av mellomproduktene øker og synker (oscillerer) derimot. Reaksjonen foregår slik at konsentrasjonsvariajonene i mellomproduktene blir synlig ved at fargen på løsningen skifter syklisk helt til reaktantene er brukt opp.

Belousov blandet kaliumbromat, cerium(IV)sulfat og en organisk syre som malonsyre, og så at fargen på løsningen svingte. I reaksjonen er oksidasjonen og bromineringen av den organiske syren katalysert av metallionene.

Briggs-Rauscherreaksjonen er en annen oscillerende reaksjon som har vært mye studert. En beslektet tredje reaksjon, mens som strengt ikke er oscillerende, er jodklokkereaksjonen, der løsningen brått endrer farge etter en bestemt tid.

• kjemisk reaksjon