La cinetica chimica è lo studio delle reazioni chimiche e di come cambiano in base a condizioni variabili. La determinazione primaria degli effetti di una reazione chimica è per lo più al di fuori della composizione effettiva della sostanza. La cinetica chimica studia queste condizioni per determinare come e perché si verifica una reazione. L’uso applicato principale per la scienza è la creazione di reazioni efficienti, non distruttive e non avvelenanti da utilizzare nella produzione, nella lavorazione dei materiali e nelle industrie farmaceutiche. Anche così, la maggior parte di questo campo è pura scienza e ricerca.
I metodi e le risposte di base durante una reazione chimica sono determinati dalla sostanza chimica stessa. Indipendentemente dalle condizioni presenti, alcuni materiali non reagiscono con altre sostanze chimiche o con fattori ambientali. Questo costituisce la linea di base utilizzata dalla cinetica chimica. Una volta compresa una reazione in un ambiente controllato, le modifiche alla reazione possono essere direttamente attribuite ai cambiamenti nelle condizioni dell’esperimento.
Oltre a ciò che è effettivamente la sostanza iniziale, lo stato e la concentrazione della sostanza giocheranno un fattore importante nella cinetica chimica. Questi due fattori sono direttamente correlati alle condizioni del materiale iniziale, piuttosto che all’ambiente. Lo stato del materiale si riferisce al fatto che si tratti di un solido, liquido o gas. La concentrazione è la quantità di reagente rispetto a un’altra sostanza o volume. Questo può essere espresso come “parti per 1,000 di X prodotto chimico” o come percentuale di spazio utilizzato nell’area sperimentale.
La concentrazione del materiale è di grande importanza per la cinetica chimica per due ragioni. Innanzitutto, maggiore è la quantità di reagenti, più veloce sarà la reazione. Questa è stata una delle prime grandi scoperte in questo campo ed è spesso considerata il punto di nascita della disciplina. Il secondo effetto principale riguarda l’interazione chimica. Se la concentrazione di due reagenti è molto bassa all’interno di una terza sostanza non reattiva, allora ci vorrà una notevole quantità di tempo prima che i due reagenti si incontrino effettivamente.
Oltre alle proprietà fisiche del materiale, anche l’ambiente è una parte importante della cinetica chimica. I fattori ambientali generalmente dipendono dalla temperatura e dalla pressione. All’aumentare della temperatura, i reagenti assorbono energia termica e si muovono più velocemente. Ciò consente loro di interagire tra loro più frequentemente, il che accelera la reazione. Allo stesso modo, una pressione più alta fa sì che più azione avvenga in uno spazio più piccolo, aumentando la probabilità che i reagenti si incontrino l’un l’altro.
L’ultima parte importante della cinetica chimica è l’uso di catalizzatori. Queste sostanze chimiche “di terze parti” cambiano il modo in cui si verifica la reazione senza modificare il risultato finale della reazione. Un catalizzatore interagirà con uno o più reagenti e cambierà il modo in cui si comportano. Ciò significa in genere che aumentano di energia, si muovono più velocemente, interagiscono di più e aumentano la velocità di reazione complessiva. Per essere un catalizzatore e non un reagente, il materiale catalizzante deve rimanere inalterato durante la reazione.