Fotocredit:ViktorCap/iStock/GettyImages

De algemene volgorde van een chemische reactie is een sleutelparameter die kwantificeert hoe de reactiesnelheid reageert op veranderingen in de concentraties van de reactanten. Een hogere algemene orde betekent dat de snelheid gevoeliger is voor concentratieveranderingen, terwijl een lagere orde een bescheidener effect aangeeft.

Om de volgorde experimenteel te bepalen, varieert men systematisch de concentratie van elke reactant en meet de resulterende verandering in de reactiesnelheid. Als het verdubbelen van de concentratie van een reactant bijvoorbeeld de snelheid verdubbelt, is die reactant van de eerste orde met betrekking tot die soort. Als de snelheid verviervoudigt, is de reactie voor die reactant van de tweede orde.

Hoe reactieorders worden berekend

Bij een vaste temperatuur en druk kan de snelheidswet worden geschreven als:

Tarief =k [A]ⁿ [B]ᵐ [C]ᵖ …

waar k is de snelheidsconstante, [A], [B], [C] zijn de concentraties van de reagerende soorten, en n, m, p, … zijn de individuele bestellingen. De algemene volgorde is de som van deze exponenten:

Totale bestelling =n + m + p + …

Voorbeelden:

• Drie reactanten, elke eerste bestelling → totale bestelling =3.
• Twee reactanten, elke tweede orde → totale orde =4.

Illustratief voorbeeld:de jodiumklokreactie

De jodiumklok is een klassiek kinetisch experiment waarbij het verschijnen van een blauwe kleur de voltooiing aangeeft. De tijd tot blauw is omgekeerd evenredig met de reactiesnelheid. Door de concentraties van de reactanten te variëren, kan de volgorde van elke soort worden afgeleid.

• Een verdubbeling van de concentratie jodium of bromaat halveert de tijd tot blauw, wat aangeeft dat beide van de eerste orde zijn.

• Een verdubbeling van de waterstofconcentratie verkort de tijd tot blauw met een factor vier, wat een afhankelijkheid van de tweede orde aantoont.

De totale volgorde voor deze variant van de jodiumklok is dus 1+1+2=4.

Andere veelvoorkomende bevelen

• Nulorde :Snelheid is onafhankelijk van de concentratie (bijvoorbeeld katalytische ontleding van N₂O).
• Eerste orde :Snelheid evenredig aan de concentratie van één reactant.
• Tweede orde :Kan voortkomen uit twee eerste-orde reactanten of één tweede-orde reactant met nul-orde partners.
• Derde orde :Som van exponenten gelijk aan drie (bijvoorbeeld A + 2B → producten waarbij A de eerste orde is en B de tweede orde is).

Het kennen van de algehele volgorde is essentieel voor het voorspellen van de schaal van een reactie in industriële processen, het optimaliseren van reactieomstandigheden en het ontwerpen van kinetische modellen.