Definisi Formal Kadar_tindak_balas

Pertimbangkan tindak balas kimia biasa:

a A + b B → p P + q Q

Huruf kecil (a, b, p, dan q) mewakili pekali stoikiometri, sementara huruf besar mewakili tindak balas (A dan B) dan hasil produk (P dan Q).

Menurut definisi Gold Book IUPAC[1], kadar tindak balas r untuk tindak balas kimia yang berlaku di dalam sistem tertutup di bawah keadaan "isokorik", tanpa membina tindak balas perantaraan, ditakrifkan sebagai:

r = − 1 a d [ A ] d t = − 1 b d [ B ] d t = 1 p d [ P ] d t = 1 q d [ Q ] d t {\displaystyle r=-{\frac {1}{a}}{\frac {d[\mathrm {A} ]}{dt}}=-{\frac {1}{b}}{\frac {d[\mathrm {B} ]}{dt}}={\frac {1}{p}}{\frac {d[\mathrm {P} ]}{dt}}={\frac {1}{q}}{\frac {d[\mathrm {Q} ]}{dt}}}

di mana [X] menandakan kepekatan bahan X. Kadar tindak balas biasanya mempunyai unit mol L-1 s-1.

Kadar tindak balas akan selalu positif. Tanda negatif hadir untuk menunjukkan bahawa bahan kepekatan menurun.) IUPAC[1] mencadangkan bahawa unit masa perlu sentiasa menjadi yang kedua. Kadar tindak balas berbeza dari kadar peningkatan kepekatan produk P disebabkan faktor yang tetap (timbal balik stoikiometri nombor) dan untuk bahan oleh tolak timbal balik nombor stoikiometri. Nombor stoikiometri dimasukkan supaya kadar yang ditetapkan adalah bebas daripada bahan tindak balas atau spesies produk yang dipilih untuk pengukuran.[2] Sebagai contoh jika = 1 dan b = 3 maka B diproses tiga kali lebih cepat daripada A, tetapi v = -d[A]/dt = -(1/3)d[B]/dt ditetapkan unik.

Definisi di atas hanya sah untuk satu tindak balas, dalam sistem tertutup dari jumlah yang tetap, jangkaan yang dinyatakan dalam definisi haruslah jelas. Jika air dimasukkan ke dalam bekas berisi air masin, kepekatan garam akan berkurang, walaupun tidak ada tindak balas kimia.

Bagi sistem terbuka, keseimbangan jisim yang penuh mesti diambil kira: "Masukan - keluaran + penjanaan - penggunaan = pengumpulan"

F A 0 − F A + ∫ 0 V v d V = d N A d t {\displaystyle F_{\mathrm {A} 0}-F_{\mathrm {A} }+\int _{0}^{V}v\,dV={\frac {dN_{\mathrm {A} }}{dt}}} ,

di mana FA0 adalah kadar aliran masuk dalam molekul sesaat, FYang aliran yang keluar, dan v adalah kadar tindak balas segera (dalam beberapa kepekatan bukannya molar) berdasarkan jumlah diferensial yang diberikan, aliran bersepadu di seluruh sistem yang mempunyai jumlah V pada masa yang diberikan. Ketika digunakan untuk sistem tertutup pada jumlah yang tetap sebelum ini, persamaan akan menjadi:

r = d [ A ] d t {\displaystyle r={\frac {d[A]}{dt}}} ,

di mana kepekatan [A] adalah berkaitan dengan jumlah molekul NA oleh [A] = NA/N0V. Di sini N0 adalah Avogadro yang tetap.

Bagi satu tindak balas dalam sistem tertutup yang diubah jumlahnya yang dipanggil kadar penukaran boleh digunakan untuk mengelakkan pengendalian kepekatan. Ia ditakrifkan sebagai terbitan tahap tindak balas dengan waktu.

r = d ξ d t = 1 ν i d n i d t = 1 ν i d ( C i V ) d t = 1 ν i ( V d C i d t + C i d V d t ) {\displaystyle r={\frac {d\xi }{dt}}={\frac {1}{\nu _{i}}}{\frac {dn_{i}}{dt}}={\frac {1}{\nu _{i}}}{\frac {d(C_{i}V)}{dt}}={\frac {1}{\nu _{i}}}\left(V{\frac {dC_{i}}{dt}}+C_{i}{\frac {dV}{dt}}\right)}

Di sini νi adalah stoikiometri sama untuk bahan i, sama dengan a, b, p, dan q dalam tindak balas yang seperti di atas. V  juga adalah jumlah tindak balas dan Ci adalah kepekatan bahan i.