Động học, hoặc tỷ lệ phản ứng hóa học, đại diện cho một trong những chủ đề phức tạp nhất mà các sinh viên hóa học trung học và đại học phải đối mặt. Tốc độ của một phản ứng hóa học mô tả mức độ thay đổi của nồng độ sản phẩm và chất phản ứng theo thời gian. Khi một phản ứng tiến hành, tốc độ có xu hướng giảm vì khả năng xảy ra va chạm giữa các chất phản ứng sẽ giảm dần. Do đó, các nhà hóa học có xu hướng mô tả các phản ứng theo tỷ lệ ban đầu của họ, trong đó đề cập đến tốc độ phản ứng trong vài giây hoặc phút đầu tiên.
Nói chung, các nhà hóa học đại diện cho các phản ứng hóa học ở dạng
aA + bB ---> cD + dD,
Trong đó A và B đại diện cho chất phản ứng, C và D đại diện cho các sản phẩm và a, b, c và d đại diện cho các hệ số tương ứng của chúng trong phương trình hóa học cân bằng. Phương trình tốc độ cho phản ứng này là sau đó
tỷ lệ = (-1 a) d ÷ dt = (-1 b) d ÷ dt = (1 ÷ c) d ÷ dt = (1 ÷ d) d ÷ dt,
trong đó dấu ngoặc vuông biểu thị nồng độ của chất phản ứng hoặc sản phẩm; a, b, c và d đại diện cho các hệ số từ các phương trình hóa học cân bằng; và t đại diện cho thời gian.
Viết phương trình hóa học cân bằng cho phản ứng đang được nghiên cứu. Ví dụ, xem xét phản ứng của hydro peroxide, H 2 O 2, phân hủy thành nước, H 2 O và oxy, O2:
H2O2 (2) ---> H2O (2) + O2.
Một phản ứng cân bằng của người Viking có cùng số lượng của từng loại nguyên tử ở cả bên trái và bên phải của mũi tên. Trong trường hợp này, cả hai bên đều chứa bốn nguyên tử hydro và hai nguyên tử oxy.
Xây dựng phương trình tỷ lệ dựa trên phương trình đã cho trong phần Giới thiệu. Tiếp tục ví dụ từ bước 1:
tỷ lệ = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 1) d ÷ dt.
Thay thế dữ liệu nồng độ và thời gian vào phương trình từ bước 2 dựa trên thông tin có sẵn trong bài toán hoặc thu được trong một thí nghiệm. Ví dụ, đối với phản ứng được mô tả ở trên, giả sử đã thu được dữ liệu sau:
thời gian, (M) 0, 0,250 10, 0,226
Dữ liệu này chỉ ra rằng sau 10 giây, nồng độ hydro peroxide đã giảm từ 0,250 mol mỗi lít xuống còn 0,226 mol mỗi lít. Phương trình tỷ lệ sau đó trở thành
tỷ lệ = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0.226 - 0.250) 10 = 0,0012 M / s.
Giá trị này đại diện cho tốc độ ban đầu của phản ứng.