سینتیک از کجا آمد؟
اگر بخواهیم به سیر تاریخی که منجر به شکل گیری علم سینتیک شد بپردازیم باید ابتدا به سراغ نیوتون برویم. پس از آن که نیوتون قوانین مربوط به مکانیک کلاسیک را به دست آورد و فرمول بندی خاص خودش را ارائه کرد, پژوهش ها بر روی دنیای ماکروسکوپی آغاز شد و به تدریج با گسترش ریاضیات و افزایش درک از فیزیک حاکم بر طبیعت دینامیک متولد شد.
دینامیک در یک کلام مطالعه رفتار اجسام نسبت به زمان است؛ مثلا اگر بخواهیم درباره مکان یک توپ, سه ثانیه پس از شوت شدنش صحبت کنیم باید به سراغ دینامیک برویم. دینامیک مدیون نیوتون است. البته بعد ها تفاسیر دیگری نیز توسط لاگرانز و هامیلتون نیز به وجود آمد که مکانیک کلاسیک و دینامیک را به خوبی و البته با جزئیات بهتر توضیح می دادند.
پس از تولد دینامیک و توسعه آن مکانیک آماری برای توضیح سیستم هایی با تعداد بسیار زیاد ذره به وجود آمد و برای اولین بار مفاهیم آمای به فیزیک راه یافت. پس از آن ها ترمودینامیک و ترمودینامیک آماری نیز چنین راهی را در پیش گرفتند و پا به عرصه علم گذاشتند. از دل مفاهیم مربوط به ترمودینامیک و دینامیک و … سینتیک متولد شد.
سینتیک درباره چیست؟
همه می دانستند که واکنش های شیمیایی را می توان با قواعدی که توسط ترمودینامیک تعریف شده به دو دسته انجام شدنی و انجام نشدنی تقسیم بندی کرد اما یک واکنش انجام شدنی با چه سرعتی انجام می شود؟ یا مثلا یک واکنش انجام نشدنی را می توان از راه دیگری انجام داد؟ یا مثلا چرا یک واکنش بسیار آهسته انجام می شود و واکنش دیگری در کسری از ثانیه به پایان می رسد؟
پاسخ به همه این پرسش ها از طریق سینتیک امکان پذیر است. در واقع، موضوع اصلی در علم سینتیک، بررسی سرعت واکنش های شیمیایی و قواعد حاکم بر آن است. همچنین با استفاده از سینتیک درباره مکانیسم (توضیح اتفاقات مرحله به مرحله واکنش) انجام واکنش نیز صحبت می شود و واکنش ها مرحله به مرحله بررسی شده و فرمول بندی می شوند.
سینتیک و ترمودینامیک چه فرقی دارند؟
این یک مساله جدی است چون اکثرا سینتیک و ترمودینامیک را با هم اشتباهی می گیرند یا اصلا تفوت خاصی بین آن ها قائل نمی شوند اما این یک اشتباه خیلی بزرگ است. ترمودینامیک صرفا در مورد واکنش های شیمیایی به انجام پذیر بودن یا نبودن آن ها می پردازد و هیچ توضیح و صحبتی درباره سرعت و مکانیسم یک واکنش انجام شدنی ندارد. اما سرعت و مکانیسم یک واکنش انجام شدنی اساسا موضوع اصلی سینتیک هستند.
به عبارت دیگر و در یک جمله می توان گفت: پس از آن که ترمودینامیک انجام شدنی بودن یک واکنش را تایید کرد، سینتیک درباره سرعت و مکانیسم انجام آن واکنش صحبت می کند.
سینتیک به چه دردی می خورد؟
به جرات می توان گفت که یکی از ارزنده ترین خدمات دانشمندان نظری به صنعت همین سینتیک است. در حقیقت شما هرگز نمی توانید یک واکنش را به دقت انجام دهید اگر از سینتیک سر در نیاورید. برای مثال فرض کنید که در یک واکنش خاص نیاز باشد تا از پراکسید هیدروژن به عنوان عامل اکسنده استفاده کنید؛ در صورتی که اطلاعی از سیینتیک تجزیه حرارتی این ماده نداشته باشید ممکن است نتوانید آن بازده مرود نظرتان از واکنش را تامین کنید.
پراکسید هیدروژن با بالا رفتن دما به سرعت به آب و اکسیژن تبدیل می شود و اگر اطلاعی از سینتیک انجام این واکنش نداشته باشید، شاید هیچ وقت ندانید که چرا واکنشی که انجام می دهید با بازده بالا انجام نمی شود.
سینتیک همچنین به ما امکان می دهد تا شرایط بهینه برای انجام یک واکنش را به دست آوریم. برای مثال، تبدیل اتانول و استیک اسید به اتیل استات را در نظر بگیرید؛ این یک واکنش تعادلی است. در صورتی که اطلاعی از ثابت سرعت واکنش رفت و برگشت این فرآیند نداشته باشید هرگز نمی توانید به حداکثر بازدهی که در نظر دارید برسید.
در یک جمله، سینتیک به شما کمک می کند تا بتوانید درباره شرایط بهینه انجام واکنش مطالعه کنید.
