Predire i risultati della reazione

La cinetica chimica descrive la velocità e il percorso attraverso il quale i reagenti si spostano da uno stato all'altro nel percorso di reazione, mentre la termodinamica considera le stabilità relative degli stati stessi.

I composti A e B possono reagire tra loro in due possibili vie, una che porta ai prodotti C e D e l'altra che porta ai prodotti E e F.

I prodotti C e D sono cineticamente favoriti rispetto a E ed F, poiché la loro formazione richiede un'energia di attivazione inferiore. Inoltre, sono termodinamicamente più favorevoli a causa delle loro energie inferiori.

Nella maggior parte dei casi, una via di reazione è favorita sia termodinamicamente che cineticamente, sebbene ci siano casi in cui termodinamica e cinetica si oppongono.

In questo caso, i prodotti C e D sono favoriti dalla termodinamica perché hanno un'energia inferiore. Tuttavia, i prodotti E ed F sono preferiti dalla cinetica perché la loro formazione comporta una minore energia di attivazione.

La temperatura gioca un ruolo importante nel determinare il prodotto principale. A basse temperature, i prodotti E e F si formano rapidamente, mentre ad alte temperature, le concentrazioni di equilibrio vengono rapidamente raggiunte, producendo C e D.

Se la barriera dell'energia di attivazione è sufficientemente alta, i reagenti sono considerati "cineticamente stabili". Tuttavia, l'aggiunta di energia può superare questa barriera.

Ad esempio, i combustibili petroliferi e l'ossigeno atmosferico non reagiscono spontaneamente a temperatura ambiente. Tuttavia, nel motore di un'auto, il carburante viene acceso da una scintilla proveniente da una fonte di energia esterna e la reazione tra il carburante e l'ossigeno atmosferico raggiunge l'equilibrio.

La dimensione delle particelle reagenti influisce sulla loro frequenza di collisione, poiché diverse particelle più piccole hanno una superficie complessiva maggiore rispetto a una particella grande. Maggiore è la superficie su cui possono verificarsi collisioni, più veloce è la reazione.

Ad esempio, la rottura di tronchi più grandi in pezzi più piccoli di legna da ardere ne aumenta la superficie. Con un combustibile più accessibile, il fuoco fornisce più rapidamente l'energia necessaria per sostenere la reazione di combustione.