Na szybkość reakcji mają wpływ stężenia reagentów. Prawa szybkości (prawa szybkości różnicowej) lub równania szybkości to wyrażenia matematyczne opisujące związek między szybkością reakcji chemicznej a stężeniem jej reagentów.

Na przykład w reakcji ogólnej aA + bB ⟶ produktach, gdzie a i b są współczynnikami stechiometrycznymi, prawo szybkości można zapisać jako:

[A] i [B] reprezentują stężenia molowe reagentów, a k jest stałą szybkości, która jest specyficzna dla określonej reakcji w określonej temperaturze.

Wykładniki m i n są rzędami reakcji i są zazwyczaj dodatnimi liczbami całkowitymi, chociaż mogą być ułamkami, ujemnymi lub zerem.

Stała szybkości k i rzędy reakcji m i n są wyznaczane doświadczalnie, obserwując, jak szybkość reakcji zmienia się wraz ze zmianą stężeń reagentów. Stała szybkości k jest niezależna od stężeń reagentów, ale zmienia się w zależności od temperatury.

Porządki reakcji w prawie szybkości opisują matematyczną zależność szybkości od stężeń reagentów. Odnosząc się do ogólnego prawa stawek (stawka = k[A]^m[B]ⁿ), reakcją jest rząd m względem A i rząd n względem B. Na przykład, jeśli m = 1 i n = 2, reakcja jest pierwszego rzędu w A i drugiego rzędu w B. Ogólna kolejność reakcji to po prostu suma zamówień dla każdego reagenta. Dla przykładowego prawa szybkości reakcja jest ogólnie trzeciego rzędu (1 + 2 = 3).

Powszechnym eksperymentalnym podejściem do wyznaczania praw stawek jest metoda stawek początkowych. Metoda ta polega na pomiarze szybkości reakcji w wielu próbach eksperymentalnych przeprowadzonych przy użyciu różnych początkowych stężeń reagentów. Porównanie zmierzonych szybkości dla tych prób pozwala na określenie kolejności reakcji, a następnie stałej szybkości, które razem są wykorzystywane do sformułowania prawa szybkości.

Prawa szybkości mogą wykazywać rzędy ułamkowe dla niektórych reagentów, a czasami obserwuje się ujemne porządki reakcji, gdy wzrost stężenia jednego reagenta powoduje spadek szybkości reakcji. Ważne jest, aby pamiętać, że prawa szybkości są określane tylko przez eksperyment i nie są wiarygodnie przewidywane przez stechiometrię reakcji.

Kolejność reakcji określa zależność między szybkością reakcji a stężeniem reagentów lub produktów.

• W reakcji zerowego rzędu stężenie reagentów nie ma żadnego wpływu na szybkość reakcji, która pozostaje stała przez cały czas.
• W reakcji pierwszego rzędu szybkość reakcji jest wprost i liniowo proporcjonalna do zmiany stężenia reagentów. Wraz ze spadkiem stężenia reagenta szybkość reakcji również maleje proporcjonalnie.
• W reakcjach drugiego rzędu lub wyższego rzędu szybkość reakcji jest proporcjonalna do wykładniczej wartości reagentów. Dlatego wraz z postępem reakcji i spadkiem stężenia reagentów szybkość reakcji maleje wykładniczo.

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 12.3: Prawa stawek.