در حالت کلي سينتيک شيميايي را مي‌توان علم مطالعه سيستمهاي ناظر بر تجزيه شيميايي و يا تغيير حالت مولکولها دانست. به عبارت ديگر سينتيک را مي‌توان علم مکمل ترموديناميک دانسته و سيستمهايي را که توزيع انرژي آنها با زمان تغيير مي‌نمايد مطالعه کرد. نظريه‌هايي که اثرات متقابل شيميايي را توجيه مي‌کنند بطور گسترده‌اي بر اساس نتايج تجربي پايه گذاري شده‌اند که با روشهاي ترموديناميکي و سينتيکي به دست مي‌آيند.
نگاه اجمالي
با يک نگرش سطحي مي‌توان مشاهده نمود که برخي از واکنشهاي شيميايي آني بوده و تعدادي کند يا بي‌نهايت کند هستند. همچنين شدت بعضي از واکنشها در آغاز زياد است، رفته رفته آهسته مي‌گردند، برعکس برخي از واکنشها به کندي شروع شده و سپس شتاب مي‌گيرند، سينتيک عامل زمان را در واکنشهاي شيميايي مطرح و مورد بحث قرار مي‌دهد.
تاريخچه
از نظر تاريخي مطالعه سرعت واکنشها يکي از قديمي‌ترين موضوعات شيمي فيزيک بوده است. و نزل در سال 1777 سرعت انحلال فلزات در اسيدها را مطالعه کرد. ويلهمي در سال 1850 هيدروليز بوسيله اسيدها را مورد بررسي قرار داد و به اين نتيجه رسيد که سرعت واکنش هيدروليز ساکاروز متناسب با غلظت ساکاروز تجزيه نشده است.
ويلهمي را مي‌توان پايه گذار سينتيک ناميد. درسال 1862 برتلو و سن ژيل نيز نتايج مشابهي روي هيدروليز استرها در محيط اسيدي داشتند، سرانجام درسال 1863 گولدبرگ و واگ نتايج فوق را تعميم داده و به صورت قانون اثر غلظت‌ها بيان کردند.
مطالعات اوليه سينتيک
اولين مطالعات در سينتيک شيميايي مربوط به اندازه گيري سرعت واکنشها بوده و براي رسيدن به هدف اصلي با توجيه اين سرعتها به شناخت مکانيسم کامل واکنش مورد مطالعه پي مي‌بريم. البته از آنجا که سرعت اندازه گيري شده يک حالت آماري متوسط مولکولهاي شرکت کننده در واکنش مي‌باشد، سينتيک شيميايي اطلاعي از حالت انرژيتيکي يا وضع فضايي مولکولها را بطور جداگانه ارائه نمي‌دهد ولي با اين وصف مطالعه جنبشي واکنشهاي شيميايي در تفکيک مکانيسمهاي پيچيده به مراحل ساده ، داراي توانايي و قدرت قابل توجهي مي‌باشد.
مکانيسم کلي واکنشهاي پيچيده‌اي که واکنشگرها تغييرات مرحله‌اي انجام مي‌دهند، تنها با مطالعه سينتيکي سرعت يعني فرايند حاکم بر واکنش از طريق مطالعه سينتيکي قابل تشريح مي‌باشد.
استفاده هم زمان از عوامل ترموديناميکي و سينتيکي
ترموديناميک شيميايي هم مانند سينتيک شيميايي شاخه مهمي از شيمي فيزيک است. در ترموديناميک عامل زمان ، در کار نيست و در آن از تعادل و حالت ابتدايي و انتهايي سيستم بحث مي‌شود. بي آنکه از سرعت رسيدن به تعادل سخن گفته شود. در بيشتر موارد عملي اکثر اطلاعات مورد نياز با استفاده همزمان از عوامل ترموديناميکي و سينتيکي بدست مي‌آيد. براي مثال در فرايندهاي براي تهيه آمونياک داريم:
.jpg)
زماني که واکنش گرمازا باشد طبق اصل لوشاتليه تهيه آمونياک در فشار بالا و دماي پايين امکانپذير است. ولي عملا در دماي
.jpg)
سرعت واکنش به اندازه‌اي کند است که به عنوان يک فرايند صنعتي مقرون به صرفه نمي‌باشد. لذا اگر چه در فرايند هابر با استفاده از فشارهاي زياد تعادل در جهت توليد آمونياک پيشرفت مي‌کند، عملا در حضور کاتاليزور و دماي
.jpg)
(عوامل ترموديناميکي) سرعت رسيدن به تعادل به مراتب افزايش مي‌يابد. در نتيجه براي مشخص نمودن شرايط انجام اين واکنش از عوامل ترموديناميکي و سينتيکي استفاده مي‌شود.
تفاوتهاي سينتيک و ترموديناميک
علم ترموديناميک بيشتر مبتني بر تغيير انرژي و آنتروپي است که معمولا همراه با تغيير در سيستم مي‌باشد و با استفاده از انرژي آزاد يک واکنش و همچنين ثابت تعادل آن امکان انجام يا عدم انجام يک واکنش شيميايي را پيش‌بيني مي‌کند. اما نتايج ترموديناميکي به هيچ وجه نمي‌تواند سرعت تغييرات شيميايي و يا مکانيسم تبديل واکنش دهنده‌ها اطلاعاتي به ما بدهد. به عنوان مثال اکسيژن و نيتروژن موجود در جو زمين مي‌توانند با آب اقيانوسها وارد واکنش شده و اسيد نيتريک رقيق توليد کنند.
بر اساس اطلاعات ترموديناميکي
.jpg)
، اين واکنش به صورت خودبه‌خودي مي‌تواند انجام شود. اما طبق اطلاعات سينتيکي خوشبختانه سرعت آن خيلي کم مي‌باشد. تفاوت مهم ديگر بين سينتيک و ترموديناميک اين است که طبق اصول اساسي ترموديناميک مقدار ثابت تعادل براي واکنشها مستقل از مسيري است که واکنش دهنده‌ها را به فراورده تبديل مي‌کند اما در سينتيک مسير واکنش بسيار اهميت دارد، زيرا کليه مراحل و مکانيسم واکنشهاي شيميايي را تشکيل مي‌دهد.
منبع: http://atwis.com/خ