Cinetica chimica, il ramo della chimica fisica che si occupa di capire i tassi delle reazioni chimiche. È da contrapporre alla termodinamica, che si occupa della direzione in cui avviene un processo, ma di per sé non dice nulla sulla sua velocità. La termodinamica è la freccia del tempo, mentre la cinetica chimica è l’orologio del tempo. La cinetica chimica è collegata a molti aspetti della cosmologia, della geologia, della biologia, dell’ingegneria e persino della psicologia e quindi ha implicazioni di vasta portata. I principi della cinetica chimica si applicano sia ai processi puramente fisici che alle reazioni chimiche.
Una ragione dell’importanza della cinetica è che fornisce prove per i meccanismi dei processi chimici. Oltre ad essere di intrinseco interesse scientifico, la conoscenza dei meccanismi di reazione è di utilità pratica nel decidere quale sia il modo più efficace di far avvenire una reazione. Molti processi commerciali possono avvenire per vie di reazione alternative, e la conoscenza dei meccanismi permette di scegliere le condizioni di reazione che favoriscono una via rispetto ad altre.
Una reazione chimica è, per definizione, quella in cui le sostanze chimiche si trasformano in altre sostanze, il che significa che i legami chimici vengono rotti e formati in modo che ci siano cambiamenti nelle posizioni relative degli atomi nelle molecole. Allo stesso tempo, ci sono spostamenti nella disposizione degli elettroni che formano i legami chimici. La descrizione di un meccanismo di reazione deve quindi occuparsi dei movimenti e delle velocità degli atomi e degli elettroni. Il meccanismo dettagliato con cui si verifica un processo chimico è chiamato percorso di reazione, o pathway.
La grande quantità di lavoro fatto nella cinetica chimica ha portato alla conclusione che alcune reazioni chimiche avvengono in un solo passo; queste sono note come reazioni elementari. Altre reazioni avvengono in più di un passo e sono dette graduali, composte o complesse. Le misure dei tassi delle reazioni chimiche in una gamma di condizioni possono mostrare se una reazione procede per uno o più passi. Se una reazione è graduale, le misure cinetiche forniscono la prova del meccanismo dei singoli passi elementari. Le informazioni sui meccanismi di reazione sono fornite anche da alcuni studi non cinetici, ma poco si può sapere su un meccanismo fino a quando la sua cinetica non è stata studiata. Anche allora, qualche dubbio deve sempre rimanere su un meccanismo di reazione. Un’indagine, cinetica o altro, può confutare un meccanismo ma non può mai stabilirlo con assoluta certezza.
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