Дуже часто отриманий із термодинамічного розгляду висновок про перебіг процесу не означає, що дана хімічна реакція у дійсності проходить в умовах, що розглядаються.
Можна навести багато прикладів, коли термодинамічно можливі процеси практично не здійснюються через дуже малі швидкості. Так, реакція взаємодії водню та кисню
2 Н2 + О2 2Н2О
супроводжується дуже великою втратою вільної енергії DG298= - 455,6 кДж/моль, тобто процес повинен проходити самодовільно. Однак відомо, що суміш цих газів ( гримуча суміш) може перебувати багато часу без помітного утворення води. Справа у високому енергетичному бар’єрі, у високій енергії активації.
Зробимо визначення цієї величини. Енергія активації – це та надлишкова кількість енергії ( у порівнянні з середньою величиною), яку повинні мати молекули у момент зіткнення, щоб прореагувати.
Швидкістю хімічної реакції W- називають змінювання кількості будь-якої речовини (або вихідної, або продукту) ni за одиницю часу t та за одиниці реакційного простору R:
W = ±
Наведене визначення швидкості хімічної реакції є загальним, воно справедливе для будь-яких реакцій. Якщо реакція гомогенна та проходить у об’ємі, то реакційним простором є об’єм (R º V). Якщо реакція гетерогенна і проходить на поверхні розподілу фаз, то реакційним простором є ця поверхня
(R º S).
Найбільш теоретично описаними з точки зору хімічної кінетики є гомогенні реакції в ізольованих або закритих системах. У цьому випадку для швидкості реакції можна записати
W = ±.
Якщо V = const, то враховуючи, що ni/V = Ci, де Сі – концентрація будь-якого компонента, можна записати
W = ± .
Математичне рівняння, що пов’язує швидкість реакції з концентраціями речовин, що реагують, називають кінетичним рівняннямданої хімічної реакції. Слід зазначити, що за зовнішнім виглядом рівняння хімічної реакції не можна зробити висновок про її кінетичне рівняння.
Основним законом хімічної кінетики є постулат, що випливає з великої кількості експериментальних даних і виражає залежність швидкості від концентрації. Цей закон, що отримав назву закону діючих мас, формулюється так: