Νόμος της ταχύτητας

Ο νόμος της ταχύτητας αναφέρεται στην εξάρτηση της ταχύτητας μιας χημικής αντίδρασης από τις συγκεντρώσεις των προϊόντων και των αντιδρώντων της χημικής αντίδρασης.

Η ταχύτητα χημικής αντίδρασης είναι το μέγεθος που εκφράζει πόσο γρήγορα γίνεται μια χημική αντίδραση. Σε μία χημική αντίδραση ορίζονται τόσες ταχύτητες, όσα και τα αντιδρώντα και τα προϊόντα της αντίδρασης. Η ταχύτητα κατανάλωσης ενός αντιδρώντος ή σχηματισμού ενός προϊόντος ορίζεται ως ο ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσής του.

Οι ταχύτητες σχηματισμού και κατανάλωσης είναι ανάλογες μεταξύ τους. Κάθε μόριο προϊόντος που σχηματίζεται προϋποθέτει συγκεκριμένο αριθμό μορίων αντιδρώντων, όπως συνοδεύεται από συγκεκριμένο αριθμό μορίων των άλλων προϊόντων που σχηματίζονται. Για παράδειγμα στη χημική αντίδραση $2H_{2}+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O$ ένα μόριο οξυγόνου για να καταναλωθεί προϋποθέτει την κατανάλωση δύο μορίων υδρογόνου και την παραγωγή δύο μορίων νερού. Έτσι, υποχρεωτικά ο ρυθμός μεταβολλής της συγκέντρωσης του οξυγόνου είναι μισός από το ρυθμό μεταβολλής της συγκέντρωσης του υδρογόνου και μισός κατά μέτρο του ρυθμού σχηματισμού του νερού. Οι ταχύτητες κατανάλωσης των αντιδρώντων είναι αρνητικοί, γιατί οι συγκεντρώσεις τους μειώνονται, ενώ οι ρυθμοί παραγωγής των προϊόντων είναι θετικοί, γιατί οι συγκεντρώσεις τους αυξάνονται. Στο προηγούμενο παράδειγμα οι ταχύτητες συνδέονται με τις εξής σχέσεις:

${\frac {d[H_{2}]}{dt}}=2{\frac {d[O_{2}]}{dt}}=-{\frac {d[H_{2}O]}{dt}}$

Νόμος της ταχύτητας

Η ταχύτητα μιας αντίδρασης είναι ανάλογη δυνάμεων κάποιων συγκεντρώσεων των προϊόντων και των αντιδρώντων. Για παράδειγμα στη χημική αντίδραση $5\mathrm {A} +2\mathrm {B} \rightarrow 3\Gamma$

Η ταχύτητα της αντίδρασης, έστω v ισούται με:

$v=k[\mathrm {A} ]^{a}[\mathrm {B} ]^{b}[\Gamma ]^{c}$

Η σταθερά k είναι η σταθερά αναλογίας.

Ο νόμος είναι αρκετά γενικός, περιλαμβάνει την περίπτωση όπου η ταχύτητα πρακτικά δεν εξαρτάται από καμία συγκέντρωση (v=k, a=b=c=0, οπότε η ταχύτητα αντίδρασης είναι σταθερή), αλλά και την περίπτωση όπου η ταχύτητα εξαρτάται από όλα τα αντιδρώντα και προϊόντα, ή από μερικά από αυτά.