จลนศาสตร์เคมีหรือที่รู้จักกันในชื่อจลนศาสตร์ปฏิกิริยาเป็นสาขาหนึ่งของเคมีเชิงฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ซึ่งแตกต่างจากอุณหพลศาสตร์เคมีที่ศึกษาเกี่ยวกับทิศทางการเกิดปฏิกิริยา แต่ไม่ได้ให้ข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา จลนศาสตร์เคมีครอบคลุมการศึกษาว่าสภาวะการทดลองมีอิทธิพลต่อความเร็วของปฏิกิริยาเคมี อย่างไร และให้ข้อมูลเกี่ยวกับกลไกและสถานะเปลี่ยนผ่าน ของปฏิกิริยา ตลอดจนการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สามารถอธิบายลักษณะของปฏิกิริยาเคมีได้ด้วย

งานบุกเบิกด้านจลนศาสตร์เคมีนั้นทำโดยนักเคมีชาวเยอรมันชื่อ Ludwig Wilhelmyในปี 1850 ^{[ 1 ]}เขาศึกษาอัตราการผกผันของซูโครส ในเชิงทดลอง และใช้กฎอัตราแบบบูรณาการในการกำหนดจลนศาสตร์ของปฏิกิริยานี้ งานของเขาได้รับการสังเกตโดยWilhelm Ostwald ในอีก 34 ปีต่อมา ในปี 1864 Peter WaageและCato Guldbergได้ตีพิมพ์กฎการกระทำมวลซึ่งระบุว่าความเร็วของปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนกับปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยา^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

แวนต์ฮอฟฟ์ศึกษาพลศาสตร์เคมีและในปี 1884 ได้ตีพิมพ์ผลงานที่มีชื่อเสียงของเขาคือ "Études de dynamique chimique" ^{[ 5 ]}ในปี 1901 เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีเป็นครั้งแรก "เพื่อเป็นการยกย่องผลงานอันยอดเยี่ยมที่เขาได้ทำไว้โดยการค้นพบกฎของพลศาสตร์เคมีและความดันออสโมติกในสารละลาย" ^{[ 6 ]}หลังจากแวนต์ฮอฟฟ์ จลนศาสตร์เคมีได้ศึกษาเกี่ยวกับการกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาจากการทดลอง ซึ่ง ได้มาจาก กฎอัตราและค่าคงที่อัตรา กฎอัตราที่ค่อนข้างง่ายมีอยู่สำหรับปฏิกิริยาอันดับศูนย์ (ซึ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้น) ปฏิกิริยาอันดับหนึ่งและปฏิกิริยาอันดับสองและสามารถอนุมานได้สำหรับปฏิกิริยาอื่นๆปฏิกิริยาพื้นฐานเป็นไปตามกฎของมวลสารแต่กฎอัตราของปฏิกิริยาแบบเป็นขั้นๆจะต้องอนุมานโดยการรวมกฎอัตราของขั้นตอนพื้นฐานต่างๆ และอาจมีความซับซ้อนมาก ในปฏิกิริยาต่อเนื่องขั้นตอนที่กำหนดอัตรามักจะกำหนดจลนศาสตร์ ในปฏิกิริยาอันดับหนึ่งที่เกิดขึ้นต่อเนื่องกัน การประมาณ สภาวะคงที่สามารถทำให้กฎอัตราการเกิดปฏิกิริยาง่ายขึ้นพลังงานกระตุ้นสำหรับปฏิกิริยาจะถูกกำหนดโดยการทดลองผ่านสมการของ Arrheniusและสมการของ Eyringปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา ได้แก่สถานะทางกายภาพของสารตั้งต้นความเข้มข้นของสารตั้งต้นอุณหภูมิที่เกิดปฏิกิริยา และการมีหรือไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยา

กอร์บันและยาบลอนสกีเสนอว่าประวัติศาสตร์ของพลศาสตร์เคมีสามารถแบ่งออกได้เป็นสามยุค^{[ 7 ]}ยุคแรกคือยุคของแวนต์ฮอฟที่ค้นหากฎทั่วไปของปฏิกิริยาเคมีและเชื่อมโยงจลนศาสตร์กับอุณหพลศาสตร์ ยุคที่สองอาจเรียกว่า ยุค ของเซเมนอฟ - ฮินเชลวูดโดยเน้นที่กลไกปฏิกิริยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับปฏิกิริยาลูกโซ่ยุคที่สามเกี่ยวข้องกับอาริสและคำอธิบายทางคณิตศาสตร์โดยละเอียดของเครือข่ายปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสารที่ทำปฏิกิริยา ปฏิกิริยาของกรด/เบส การเกิดเกลือและการแลกเปลี่ยนไอออนมักเป็นปฏิกิริยาที่รวดเร็ว เมื่อเกิดการสร้างพันธะโควาเลนต์ระหว่างโมเลกุล และเมื่อเกิดโมเลกุลขนาดใหญ่ ปฏิกิริยามักจะช้าลง

ลักษณะและความแข็งแรงของพันธะในโมเลกุลของสารตั้งต้นมีอิทธิพลอย่างมากต่ออัตราการเปลี่ยนรูปไปเป็นผลิตภัณฑ์

สถานะทางกายภาพ ( ของแข็งของเหลวหรือก๊าซ ) ของสารตั้งต้นก็เป็นปัจจัยสำคัญต่ออัตราการเปลี่ยนแปลงเช่นกัน เมื่อสารตั้งต้นอยู่ในสถานะเดียวกันเช่นในสารละลายในน้ำการเคลื่อนที่เนื่องจากความร้อนจะทำให้สารตั้งต้นสัมผัสกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อสารตั้งต้นอยู่ในสถานะที่แยกจากกัน ปฏิกิริยาจะจำกัดอยู่เฉพาะบริเวณรอยต่อระหว่างสารตั้งต้นเท่านั้น ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้เฉพาะบริเวณที่สัมผัสกัน ในกรณีของของเหลวและก๊าซ จะเกิดขึ้นที่ผิวของของเหลว อาจจำเป็นต้องเขย่าและคนอย่างแรงเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ นั่นหมายความว่ายิ่งสารตั้งต้นที่เป็นของแข็งหรือของเหลวถูกแบ่งละเอียดมากเท่าใดพื้นที่ผิวต่อปริมาตรก็จะ ยิ่งมากขึ้น และยิ่งสัมผัสกับสารตั้งต้นอื่นมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นปฏิกิริยาจึงเร็วขึ้น เพื่อเปรียบเทียบให้เห็นภาพ เช่น เมื่อเราเริ่มก่อไฟ เราจะใช้เศษไม้และกิ่งไม้เล็กๆ เราไม่ได้เริ่มจากท่อนไม้ขนาดใหญ่ทันที ในเคมีอินทรีย์ปฏิกิริยาในน้ำเป็นข้อยกเว้นของกฎที่ว่าปฏิกิริยาเอกพันธุ์เกิดขึ้นเร็วกว่าปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ (ปฏิกิริยาที่ตัวถูกละลายและตัวทำละลายไม่ได้ผสมกันอย่างเหมาะสม)

ในของแข็ง อนุภาคที่อยู่บนพื้นผิวเท่านั้นที่จะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยา การบดของแข็งให้เป็นชิ้นเล็กๆ หมายความว่าจะมีอนุภาคอยู่บนพื้นผิวมากขึ้น และความถี่ของการชนกันระหว่างอนุภาคเหล่านี้กับอนุภาคของสารตั้งต้นจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้นเร็วขึ้น ตัวอย่างเช่นเชอร์เบท (ผง)เป็นส่วนผสมของผงละเอียดมากของกรดมาลิก (กรดอินทรีย์อ่อน) และโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนตเมื่อสัมผัสกับน้ำลายในปาก สารเคมีเหล่านี้จะละลายและทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็ว ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และทำให้เกิดความรู้สึกฟู่ นอกจากนี้ ผู้ผลิต ดอกไม้ไฟยังปรับเปลี่ยนพื้นที่ผิวของสารตั้งต้นที่เป็นของแข็งเพื่อควบคุมอัตราการออกซิไดซ์ของเชื้อเพลิงในดอกไม้ไฟ โดยใช้สิ่งนี้เพื่อสร้างเอฟเฟกต์ที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นอะลูมิเนียม ที่บดละเอียด บรรจุอยู่ในเปลือกจะระเบิดอย่างรุนแรง หากใช้อะลูมิเนียมชิ้นใหญ่กว่า ปฏิกิริยาจะช้าลงและจะเห็นประกายไฟเมื่อชิ้นส่วนโลหะที่กำลังลุกไหม้พุ่งออกมา

ปฏิกิริยาเกิดขึ้นจากการชนกันของสารตั้งต้น ความถี่ในการชนกันของโมเลกุลหรือไอออนขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ของพวกมัน ยิ่งโมเลกุลมีความหนาแน่นมากเท่าใด โอกาสที่จะชนกันและทำปฏิกิริยากันก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น การเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นมักจะส่งผลให้เกิดการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา ในขณะที่การลดความเข้มข้นมักจะมีผลตรงกันข้าม ตัวอย่างเช่นการเผาไหม้จะเกิดขึ้นได้เร็วกว่าในออกซิเจนบริสุทธิ์มากกว่าในอากาศ (ออกซิเจน 21%)

สมการอัตราแสดงความสัมพันธ์โดยละเอียดของอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสารอื่นๆ ที่มีอยู่ รูปแบบทางคณิตศาสตร์ขึ้นอยู่กับกลไกการเกิดปฏิกิริยาสมการอัตราที่แท้จริงสำหรับปฏิกิริยาที่กำหนดจะถูกกำหนดโดยการทดลองและให้ข้อมูลเกี่ยวกับกลไกการเกิดปฏิกิริยา นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของสมการอัตรามักจะแสดงโดย

${\displaystyle v={\frac {\mathrm {d} c}{\mathrm {d} t}}=k\prod _{i}c_{i}^{m_{i}}}$

นี่คือค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาคือความเข้มข้นโมลาร์ของสารตั้งต้นiและคืออันดับปฏิกิริยาบางส่วนของสารตั้งต้นนี้อันดับปฏิกิริยาบางส่วนของสารตั้งต้นสามารถหาได้จากการทดลองเท่านั้น และมักจะไม่ปรากฏให้เห็นจากสัมประสิทธิ์ทางเคมีของสารตั้งต้นนั้น ${\displaystyle k}$${\displaystyle c_{i}}$${\displaystyle m_{i}}$

ในสารละลายเจือจางสูง เช่น ที่ความเข้มข้นต่ำกว่าระดับไมโครโมลาร์ การชนกันของโมเลกุลส่วนใหญ่จะถูกควบคุมโดยการแพร่ ภายใต้สภาวะเหล่านี้ อันดับปฏิกิริยาที่ปรากฏจะเบี่ยงเบนไปจากที่คาดการณ์ตามสัดส่วนทางเคมี เนื่องจากโมเลกุลของสารตั้งต้นต้องการเวลาเพิ่มเติมในการเคลื่อนที่ในระยะทางที่ไกลขึ้นก่อนที่จะมาพบกัน พฤติกรรมนี้สามารถอธิบายได้ด้วยกฎการแพร่ของฟิกและสอดคล้องกับจลนศาสตร์ปฏิกิริยาแบบแฟรกทัล ซึ่งให้อันดับปฏิกิริยาเป็นเศษส่วน

โดยทั่วไปแล้ว อุณหภูมิมีผลอย่างมากต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี โมเลกุลที่อุณหภูมิสูงกว่าจะมีพลังงานความร้อน มากกว่า แม้ว่าความถี่ในการชนกันจะมากขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า แต่ปัจจัยนี้เพียงอย่างเดียวมีส่วนทำให้ความเร็วของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น สิ่งที่สำคัญกว่ามากคือ สัดส่วนของโมเลกุลสารตั้งต้นที่มีพลังงานเพียงพอที่จะทำปฏิกิริยา (พลังงานมากกว่าพลังงานกระตุ้น : E  >  Ea ) นั้นสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ และสามารถอธิบายได้โดยละเอียดด้วย การกระจาย พลังงานโมเลกุลของ แม็ ซ์เวลล์-โบลต์ซมันน์

ผลของอุณหภูมิที่มีต่อค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยามักจะเป็นไปตามสมการ Arrhenius โดยที่ A คือปัจจัยก่อนเลขชี้กำลังหรือปัจจัย A, E คือพลังงานกระตุ้น, R คือค่าคงที่ของแก๊สโมลาร์และ T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์^{[ 8 ]}${\displaystyle k=Ae^{-E_{\rm {a}}/(RT)}}$

ที่อุณหภูมิที่กำหนด อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับค่าของปัจจัย A ขนาดของพลังงานกระตุ้น และความเข้มข้นของสารตั้งต้น โดยทั่วไป ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วต้องการพลังงานกระตุ้นที่ค่อนข้างต่ำ

'กฎทั่วไป' ที่ว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ อุณหภูมิที่สูงขึ้น 10 องศาเซลเซียส เป็นความเข้าใจผิดที่พบได้บ่อย ซึ่งอาจได้มาจากการสรุปจากกรณีพิเศษของระบบชีวภาพ ที่ค่าα (สัมประสิทธิ์อุณหภูมิ)มักอยู่ระหว่าง 1.5 ถึง 2.5

สามารถศึกษาจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วได้ด้วย วิธี การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการเพิ่มอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและสังเกตเวลาการกลับสู่สมดุล อุปกรณ์การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันที่มีประโยชน์อย่างยิ่งคือท่อช็อกซึ่งสามารถเพิ่มอุณหภูมิของก๊าซได้อย่างรวดเร็วมากกว่า 1000 องศา

ตัวเร่งปฏิกิริยาคือสารที่เปลี่ยนแปลงอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี แต่ตัวมันเองยังคง ไม่เปลี่ยนแปลง ทางเคมีหลังจากนั้น ตัวเร่งปฏิกิริยาจะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยการสร้างกลไกการเกิดปฏิกิริยาใหม่ด้วยพลังงานกระตุ้น ที่ต่ำกว่า ในปฏิกิริยาเร่งตัวเอง ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานั้นเองก็เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยานั้น ทำให้เกิดปฏิกิริยาป้อนกลับเชิงบวกโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาชีวเคมีเรียกว่าเอนไซม์จลนศาสตร์ของไมเคิลลิส-เมนเทนอธิบายอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เกิดจากเอนไซม์ ตัวเร่งปฏิกิริยาไม่ส่งผลต่อตำแหน่งของสมดุล เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาจะเร่งปฏิกิริยาย้อนกลับและปฏิกิริยาไปข้างหน้าอย่างเท่าเทียมกัน

ในโมเลกุลอินทรีย์บางชนิด หมู่แทนที่เฉพาะบางชนิดสามารถส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยการมีส่วนร่วมของหมู่ข้างเคียงได้

การเพิ่มความดันในปฏิกิริยาของแก๊สจะเพิ่มจำนวนการชนกันระหว่างสารตั้งต้น ส่งผลให้เพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา เนื่องจากกิจกรรมของแก๊สแปรผันตรงกับความดันย่อยของแก๊ส ซึ่งคล้ายคลึงกับผลของการเพิ่มความเข้มข้นของสารละลาย

นอกเหนือจากผลกระทบโดยตรงจากมวลสารแล้ว ค่าสัมประสิทธิ์อัตราการเกิดปฏิกิริยาเองก็สามารถเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากความดัน ค่าสัมประสิทธิ์อัตราการเกิดปฏิกิริยาและผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาในเฟสแก๊สที่อุณหภูมิสูงหลายชนิดจะเปลี่ยนแปลงไปหากเติมแก๊สเฉื่อยลงในส่วนผสม การเปลี่ยนแปลงของผลกระทบนี้เรียกว่าการลดลง (fall-off)และการกระตุ้นทางเคมี (chemical activation ) ปรากฏการณ์เหล่านี้เกิดจากปฏิกิริยาคายความร้อนหรือดูดความร้อนที่เกิดขึ้นเร็วกว่าการถ่ายเทความร้อน ทำให้โมเลกุลที่ทำปฏิกิริยามีการกระจายพลังงานที่ไม่เป็นไปตามความร้อน ( การกระจายแบบ ไม่เป็นไปตามกฎของ Boltzmann ) การเพิ่มความดันจะเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อนระหว่างโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยากับส่วนที่เหลือของระบบ ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบนี้ลง

ค่าสัมประสิทธิ์อัตราการเกิดปฏิกิริยาในสถานะควบแน่นอาจได้รับผลกระทบจากความดันได้เช่นกัน แม้ว่าจะต้องใช้ความดันค่อนข้างสูงจึงจะเห็นผลที่วัดได้ เนื่องจากไอออนและโมเลกุลไม่สามารถบีอัดได้มากนัก ผลกระทบนี้มักศึกษาโดยใช้แท่งเพชร (diamond anvils )

นอกจากนี้ ยังสามารถศึกษาจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาได้ด้วย วิธี การเปลี่ยนแปลงความดันอย่างรวดเร็ว ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างรวดเร็วและสังเกตเวลาการผ่อนคลายของการกลับสู่สมดุล

พลังงานกระตุ้นสำหรับปฏิกิริยาเคมีสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อโมเลกุลของสารตั้งต้นดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่น ที่เหมาะสม และถูกกระตุ้นให้ไปอยู่ในสถานะกระตุ้นการศึกษาปฏิกิริยาที่เริ่มต้นด้วยแสงเรียกว่าเคมีแสงตัวอย่างที่โดดเด่นอย่างหนึ่งคือการสังเคราะห์แสง

การหาอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยวิธีการทดลองนั้นเกี่ยวข้องกับการวัดการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์เมื่อเวลาผ่านไป ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสามารถวัดได้โดยใช้สเปกโทรโฟโตเมตรีที่ความยาวคลื่นซึ่งไม่มีสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์อื่นในระบบดูดซับแสง

สำหรับปฏิกิริยาที่ใช้เวลาอย่างน้อยหลายนาที สามารถเริ่มการสังเกตการณ์ได้หลังจากผสมสารตั้งต้นที่อุณหภูมิที่ต้องการแล้ว

สำหรับปฏิกิริยาที่เร็วขึ้น เวลาที่ต้องใช้ในการผสมสารตั้งต้นและปรับอุณหภูมิให้ได้ตามที่กำหนดอาจเทียบเท่าหรือนานกว่าครึ่งชีวิตของปฏิกิริยา^{[ 9 ]}วิธีพิเศษในการเริ่มต้นปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องมีขั้นตอนการผสมที่ช้า ได้แก่

• วิธี การหยุดการไหลซึ่งสามารถลดเวลาการผสมให้เหลือเพียงระดับมิลลิวินาที^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}วิธีการหยุดการไหลมีข้อจำกัด ตัวอย่างเช่น เราต้องพิจารณาเวลาที่ใช้ในการผสมก๊าซหรือสารละลาย และไม่เหมาะสมหากครึ่งชีวิตน้อยกว่าประมาณหนึ่งในร้อยของวินาที
• วิธี การผ่อนคลายทางเคมีเช่นการกระโดดของอุณหภูมิและการกระโดดของความดันซึ่งระบบที่ผสมไว้ล่วงหน้าซึ่งอยู่ในสภาวะสมดุลในตอนแรกจะถูกรบกวนโดยการให้ความร้อนหรือการลดความดันอย่างรวดเร็วจนไม่อยู่ในสภาวะสมดุลอีกต่อไป และจะสังเกตการผ่อนคลายกลับสู่ สภาวะสมดุล ^{[ 9 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}ตัวอย่างเช่น วิธีนี้ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาการทำให้เป็นกลางของ H O ⁺ + OH ⁻ที่มีครึ่งชีวิต 1 μs หรือน้อยกว่าภายใต้สภาวะปกติ^{[ 9 ] [ 14 ]}
• การสลายตัวด้วยแสงแฟลชซึ่งพัลส์เลเซอร์จะสร้างสปีชีส์ที่มีการกระตุ้นสูง เช่นอนุมูลอิสระจากนั้นจึงศึกษาปฏิกิริยาของพวกมัน^{[ 11 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

ในขณะที่จลนศาสตร์เคมีเกี่ยวข้องกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีอุณหพลศาสตร์จะกำหนดขอบเขตของการเกิดปฏิกิริยา ในปฏิกิริยาผันกลับได้ สมดุลทางเคมีจะเกิดขึ้นเมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับเท่ากัน (หลักการสมดุลพลวัต ) และความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป ตัวอย่างเช่น กระบวนการฮาเบอร์-บอชสำหรับการรวมไนโตรเจนและไฮโดรเจนเพื่อผลิตแอมโมเนียแสดงให้เห็นถึงสิ่งนี้ ปฏิกิริยา เคมีแบบนาฬิกาเช่นปฏิกิริยาเบลูซอฟ-ซาโบตินสกีแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของส่วนประกอบสามารถแกว่งไปมาได้เป็นเวลานานก่อนที่จะถึงสมดุลในที่สุด

โดยทั่วไปการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระ (ΔG)ของปฏิกิริยาจะเป็นตัวกำหนดว่าการเปลี่ยนแปลงทางเคมีจะเกิดขึ้นหรือไม่ แต่จลนศาสตร์จะอธิบายว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นเร็วแค่ไหน ปฏิกิริยาอาจคายความร้อน สูง และมี การเปลี่ยนแปลง เอนโทรปี เป็นบวกมาก แต่จะไม่เกิดขึ้นจริงหากปฏิกิริยาช้าเกินไป หากสารตั้งต้นสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ได้สองชนิด โดยทั่วไปแล้วผลิตภัณฑ์ที่มีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์มากที่สุดจะเกิดขึ้น ยกเว้นในกรณีพิเศษที่ปฏิกิริยาอยู่ภายใต้การควบคุมของจลนศาสตร์ หลักการ ของเคอร์ทิน-แฮมเม็ตต์ใช้ได้เมื่อพิจารณาอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์สำหรับสารตั้งต้นสองชนิดที่เปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว โดยแต่ละชนิดไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน เป็นไปได้ที่จะทำนายค่าคงที่อัตราปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาจากความสัมพันธ์ของพลังงานอิสระ

ปรากฏการณ์ไอโซโทปจลน์คือ ความแตกต่างของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี เมื่ออะตอมในสารตั้งต้นตัวหนึ่งถูกแทนที่ด้วยไอโซโทปอีกตัวหนึ่งของสารตั้งต้น นั้น

จลนศาสตร์เคมีให้ข้อมูลเกี่ยวกับเวลาที่สารอยู่ในระบบและการถ่ายเทความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์เคมีในวิศวกรรมเคมีและการกระจายมวลโมลาร์ในเคมีพอลิเมอร์นอกจากนี้ยังให้ข้อมูลในวิศวกรรมการกัดกร่อนอีก ด้วย

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาเคมี ช่วยให้นักเคมีและวิศวกรเคมีเข้าใจและอธิบายกระบวนการทางเคมีได้ดียิ่งขึ้น เช่น การย่อยสลายของอาหาร การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ การสลายตัวของโอโซนในชั้นบรรยากาศ และเคมีของระบบชีวภาพ แบบจำลองเหล่านี้ยังสามารถใช้ในการออกแบบหรือดัดแปลงเครื่องปฏิกรณ์เคมีเพื่อเพิ่มผลผลิตให้เหมาะสม แยกผลิตภัณฑ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และกำจัดผลพลอยได้ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น เมื่อทำการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาของไฮโดรคาร์บอนหนักเป็นน้ำมันเบนซินและน้ำมันเบา แบบจำลองจลนศาสตร์สามารถใช้เพื่อหาอุณหภูมิและความดันที่ให้ผลผลิตไฮโดรคาร์บอนหนักเป็นน้ำมันเบนซินได้สูงสุด

จลนศาสตร์ทางเคมีมักได้รับการตรวจสอบและสำรวจผ่านการสร้างแบบจำลองในแพ็คเกจเฉพาะทางโดยอาศัย การแก้สม การเชิงอนุพันธ์สามัญ (ODE-solving) และ การ ปรับเส้นโค้ง^{[ 18 ]}

ในบางกรณี สมการอาจไม่สามารถหาคำตอบได้ด้วยวิธีวิเคราะห์ แต่สามารถหาคำตอบได้ด้วยวิธีเชิงตัวเลขหากมีข้อมูลค่าให้ มีสองวิธีที่แตกต่างกันในการทำเช่นนี้ คือ การใช้โปรแกรมซอฟต์แวร์หรือวิธีการทางคณิตศาสตร์ เช่นวิธีของออยเลอร์ตัวอย่างของซอฟต์แวร์สำหรับจลนศาสตร์เคมี ได้แก่ i) Tenua แอปพลิเคชัน Javaที่จำลองปฏิกิริยาเคมีด้วยวิธีเชิงตัวเลขและช่วยให้สามารถเปรียบเทียบการจำลองกับข้อมูลจริงได้ ii) การเขียนโค้ด Pythonสำหรับการคำนวณและการประมาณค่า และ iii) คอมไพเลอร์ซอฟต์แวร์ Kintecus สำหรับสร้างแบบจำลอง วิเคราะห์ถดถอย ปรับให้เหมาะสม และเพิ่มประสิทธิภาพปฏิกิริยา

-การอินทิเกรตเชิงตัวเลข: สำหรับปฏิกิริยาอันดับที่ 1 A → B

สมการเชิงอนุพันธ์ของสารตั้งต้น A คือ: $${\displaystyle {\frac {d{\ce {[A]}}}{dt}}=-k{\ce {[A]}}}$$

นอกจากนี้ยังสามารถแสดงได้อีกอย่างว่า ซึ่งก็เหมือนกับ$${\displaystyle {\frac {d{\ce {[A]}}}{dt}}=f(t,{\ce {[A]}})}$$${\displaystyle y'=f(x,y)}$

ในการแก้สมการเชิงอนุพันธ์ด้วยวิธีออยเลอร์และรันเก-คุตตา เราจำเป็นต้องมีค่าเริ่มต้น

• ปฏิกิริยาเร่งตัวเองและการสร้างระเบียบ
• วิศวกรรมการกัดกร่อน
• ระเบิด
• จลนพลศาสตร์ทางเคมีไฟฟ้า
• ความเร็วเปลวไฟ
• การเร่งปฏิกิริยาแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน
• แมนิโฟลด์มิติต่ำโดยเนื้อแท้
• แพ็คเกจการสร้างแบบจำลองจลนศาสตร์ทางเคมีMLAB
• ปฏิกิริยาพื้นผิวที่ไม่เกี่ยวข้องกับความร้อน
• เครื่องมือ PottersWheel Matlab สำหรับปรับค่าคงที่อัตราปฏิกิริยาเคมีให้เข้ากับข้อมูลจากการทดลอง
• การวิเคราะห์จลนศาสตร์ความคืบหน้าของปฏิกิริยา

• แอปพลิเคชันเคมีเก็บถาวรเมื่อวันที่ 4 มิถุนายน 2009 ที่Wayback Machine
• มหาวิทยาลัยวอเตอร์ลู
• จลนศาสตร์เคมีของปฏิกิริยาในเฟสแก๊ส
• Kinpy: เครื่องมือสร้างโค้ด Python สำหรับแก้สมการจลศาสตร์
• กฎอัตราการเกิดปฏิกิริยาและลักษณะการเกิดปฏิกิริยา - ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความเข้มข้น ตัวทำละลาย และตัวเร่งปฏิกิริยา ว่าปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเร็วแค่ไหน (วิดีโอโดย SciFox บน TIB AV-Portal)