science >> Wetenschap >  >> Chemie

Wat is de algehele volgorde van reactie?

De algehele volgorde van reactie geeft een indicatie van hoe het veranderen van de concentratie van de reagentia de reactiesnelheid zal veranderen. Voor hogere ordes van reactie resulteert het veranderen van de concentratie van de reagentia in grote veranderingen in de reactiesnelheid. Voor lagere reacties is de reactiesnelheid minder gevoelig voor veranderingen in de concentratie.

De reactiesnelheid wordt experimenteel gevonden door de concentratie van reactanten te veranderen en de verandering in de reactiesnelheid te observeren. Als bijvoorbeeld het verdubbelen van de concentratie van een reactant de reactiesnelheid verdubbelt, is de reactie een reactie van de eerste orde voor die reactant. Als de snelheid met een factor vier toeneemt, of de verdubbeling van de kwadraatconcentratie, is de reactie van de tweede orde. Voor verschillende reactanten die deelnemen aan een reactie, is de algehele volgorde van reactie de som van de orden van de individuele reacties van de reactie.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De totale volgorde van reactie is de som van de individuele volgorde van reactie van alle reactanten die deelnemen aan een chemische reactie. De volgorde van reactie van een reactant geeft aan hoeveel de reactiesnelheid verandert als de concentratie van de reactant wordt gewijzigd.

Voor reacties van de eerste orde verandert de reactiesnelheid bijvoorbeeld direct met de verandering in de concentratie van de overeenkomstige reactant. Voor reacties van de tweede orde verandert de reactiesnelheid als het kwadraat van de verandering in concentratie. De totale volgorde van reactie is de som van de individuele reacties van de reactanten en meet de gevoeligheid van de reactie voor veranderingen in de concentraties van alle reactanten. De individuele volgorde van reactie en daarmee de algehele volgorde van reactie worden experimenteel bepaald.
Hoe de volgorde van reactie werkt

De reactiesnelheid is gerelateerd aan de concentratie van een reagens door de snelheidsconstante, weergegeven bij de letter k. De snelheidsconstante verandert wanneer parameters zoals de temperatuur veranderen, maar als alleen de concentratie verandert, blijft de snelheidsconstante vast. Voor een reactie bij constante temperatuur en druk is de snelheid gelijk aan de snelheidconstante maal de concentratie van elk van de reactanten aan de macht in de orde van elke reactant.

De algemene formule is de volgende:

Reactiesnelheid \u003d kA xB yC z ..., waarbij A, B, C ... de concentraties van elke reactant zijn en x, y, z ... de orden zijn van de individuele reacties.

De totale volgorde van reactie is x + y + z + .... Voor drie eerste-orde reacties van drie reactanten is de totale volgorde van reactie drie. Voor twee reacties van de tweede orde van twee reagentia is de totale volgorde van de reactie vier.
Voorbeelden van reacties van reacties

De reactiesnelheid van de jodiumklok is gemakkelijk te meten omdat de oplossing in de reactiehouder draait blauw wanneer de reactie voltooid is. De tijd die nodig is om blauw te worden is evenredig met de reactiesnelheid. Als bijvoorbeeld het verdubbelen van de concentratie van een van de reagentia ervoor zorgt dat de oplossing in de helft van de tijd blauw wordt, is de reactiesnelheid verdubbeld. en waterstofreagentia kunnen worden veranderd en de tijden voor de oplossing om blauw te worden kunnen worden waargenomen. Wanneer de concentraties van jodium en bromaat worden verdubbeld, wordt de reactietijd telkens tot de helft verminderd. Dit toont aan dat de reactiesnelheid verdubbelt en dat deze twee reactanten deelnemen aan eerste-orde reacties. Wanneer de waterstofconcentratie wordt verdubbeld, neemt de reactietijd met een factor vier af, wat betekent dat de reactiesnelheid verviervoudigt en de waterstofreactie van tweede orde is. Deze versie van de jodiumklok heeft daarom een algehele reactievolgorde van vier.

Andere reactievolgorden omvatten een nulde-orde reactie waarvoor het wijzigen van de concentratie geen verschil maakt. Ontledingsreacties zoals de ontleding van stikstofoxide zijn vaak nulde-orde reacties omdat de stof onafhankelijk van zijn concentratie ontleedt.

Reacties met andere algehele reacties van de reactie omvatten eerste-, tweede- en derde-orde reacties. In eerste-orde reacties vindt een eerste-orde reactie voor één reactant plaats met een of meer reactanten die nul-orde reacties hebben. Tijdens een tweede-orde reactie vinden twee reactanten met eerste-orde reacties plaats, of een reactant met een tweede-orde reactie combineert met een of meer nul-orde reactanten. Evenzo kan een reactie van de derde orde een combinatie van reactanten hebben waarvan de orden bij elkaar optellen tot drie. In elk geval geeft de volgorde aan hoeveel de reactie zal versnellen of vertragen wanneer de concentraties van de reagentia worden gewijzigd.