2.12 : Przewidywanie wyników reakcji

Kinetyka opisuje szybkość i drogę reakcji. Natomiast termodynamika zajmuje się funkcjami stanu i opisuje właściwości, zachowanie i elementy układu. Nie dotyczy ścieżki procesu i nie może uwzględnić szybkości, z jaką zachodzi reakcja. Chociaż dostarcza informacji o tym, co może się wydarzyć podczas procesu reakcji, nie opisuje szczegółowych etapów tego, co pojawia się na poziomie atomowym lub molekularnym. Z drugiej strony kinetyka dostarcza informacji na poziomie atomowym lub molekularnym. Krótko mówiąc, termodynamika koncentruje się na energetyce produktów i reagentów, podczas gdy kinetyka koncentruje się na drodze od reagentów do produktów. Procesy przemysłowe, w których wartość ΔG jest ujemna, a odpowiadająca jej wartość K jest większa niż jedność, są zbyt wolne, aby były ekonomicznie opłacalne. W takich przypadkach termodynamicznie niespontaniczną reakcję można wywołać samoistnie, zmieniając warunki reakcji, takie jak zmiana ciśnienia lub temperatury, dostarczenie zewnętrznego źródła energii w postaci energii elektrycznej itp.

Atomy, cząsteczki lub jony muszą się zderzyć, zanim będą mogły ze sobą zareagować. Atomy muszą być blisko siebie, aby utworzyć wiązania chemiczne. Założenie to stanowi podstawę teorii wyjaśniającej wiele obserwacji dotyczących kinetyki chemicznej, w tym czynników wpływających na szybkość reakcji. Teoria zderzeń opiera się na postulatach, że (i) szybkość reakcji jest proporcjonalna do szybkości zderzeń reagentów, (ii) reagujące cząsteczki zderzają się w orientacji umożliwiającej kontakt pomiędzy atomami związanymi ze sobą w produkcie oraz (iii ) zderzenie następuje z odpowiednią energią, aby umożliwić wzajemną penetrację powłok walencyjnych reagujących gatunków, tak że elektrony mogą zmienić układ i utworzyć nowe wiązania (i nowe związki chemiczne). Kiedy rodzaje reagentów zderzają się zarówno z prawidłową orientacją, jak i wystarczającą energią aktywacji, łączą się, tworząc niestabilne gatunki zwane aktywowanym kompleksem lub stanem przejściowym. Gatunki te są krótkotrwałe i zwykle niewykrywalne przez większość instrumentów analitycznych. W niektórych przypadkach zaawansowane pomiary spektralne pozwalają zaobserwować stany przejściowe. Teoria zderzeń wyjaśnia, dlaczego większość szybkości reakcji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury - wraz ze wzrostem temperatury wzrasta częstotliwość kolizji. Większa ilość zderzeń oznacza większą szybkość reakcji, przy założeniu, że energia zderzeń jest wystarczająca.