Hur man klassificerar kemiska reaktionsorder med hjälp av kinetik

Kemiska reaktioner kan klassificeras baserat på deras reaktionskinetik, studien av reaktionshastigheter.

Kinetisk teori säger att små partiklar av allt material är i konstant rörelse och att temperaturen på ett ämne är beroende av hastigheten på denna rörelse. Ökad rörelse åtföljs av ökad temperatur.

Den allmänna reaktionsformen är:

aA + bB → cC + dD

Reaktioner kategoriseras som nollordning, första ordning, andra ordning eller blandad ordning (högre ordning).

Key Takeaways: Reaktionsorder i kemi

• Kemiska reaktioner kan tilldelas reaktionsorder som beskriver deras kinetik.
• Typen av beställningar är nollordning, första ordning, andra ordning eller blandad ordning.
• En reaktion med nollordning fortsätter med en konstant hastighet. En första ordningens reaktionshastighet beror på koncentrationen av en av reaktanterna. En andra ordningens reaktionshastighet är proportionell mot kvadratet för koncentrationen av en reaktant eller produkten av koncentrationen av två reaktanter.

Nollordningsreaktioner

Nollordningsreaktioner (där ordning = 0) har en konstant hastighet. Hastigheten för en reaktion med nollordning är konstant och oberoende av koncentrationen av reaktanter. Denna hastighet är oberoende av koncentrationen av reaktanterna. Kurslagstiftningen är:

hastighet = k, där k har enheterna M / sek.

Reaktioner från första ordningen

En första ordningsreaktion (där ordning = 1) har en hastighet som är proportionell mot koncentrationen av en av reaktanterna. Hastigheten för en första ordningens reaktion är proportionell mot koncentrationen av en reaktant. Ett vanligt exempel på en första ordningsreaktion är radioaktivt förfall, den spontana processen genom vilken en instabil atomkärna bryts in i mindre, mer stabila fragment. Kurslagstiftningen är:

rate = k [A] (eller B istället för A), där k har enheterna i sek^-1

Reaktioner från andra ordningen

En reaktion av andra ordningen (där ordning = 2) har en hastighet som är proportionell mot koncentrationen av kvadratet för en enda reaktant eller produkten av koncentrationen av två reaktanter. Formeln är:

rate = k [A]² (eller ersätt B för A eller k multiplicerat med koncentrationen av A gånger koncentrationen av B), med enheterna med hastighetskonstanten M^-1sek^-1

Reaktioner med blandad ordning eller högre ordning

Reaktioner i blandad ordning har en bråkordning för deras hastighet, såsom:

rate = k [A]^1/3

Faktorer som påverkar reaktionshastigheten

Kemisk kinetik förutspår att hastigheten för en kemisk reaktion kommer att ökas av faktorer som ökar den kinetiska energin hos reaktanterna (upp till en punkt), vilket leder till ökad sannolikhet för att reaktanterna kommer att interagera med varandra. På liknande sätt kan faktorer som minskar risken för att reaktanter kolliderar med varandra förväntas sänka reaktionshastigheten. De viktigaste faktorerna som påverkar reaktionshastigheten är:

• Koncentrationen av reaktanter: En högre koncentration av reaktanter leder till fler kollisioner per tidsenhet, vilket leder till en ökad reaktionshastighet (förutom reaktioner med noll ordning).
• Temperatur: Normalt åtföljs en ökning av temperaturen av en ökning av reaktionshastigheten.
• Närvaron av katalysatorer: Katalysatorer (såsom enzymer) sänker aktiveringsenergin för en kemisk reaktion och ökar hastigheten för en kemisk reaktion utan att konsumeras i processen. 
• Reaktanters fysiska tillstånd: Reaktanter i samma fas kan komma i kontakt via termisk verkan, men ytarea och omröring påverkar reaktioner mellan reaktanter i olika faser.
• Tryck: För reaktioner som involverar gaser ökar trycktrycket kollisionerna mellan reaktanterna och ökar reaktionshastigheten.

Medan kemisk kinetik kan förutsäga hastigheten för en kemisk reaktion, bestämmer den inte i vilken utsträckning reaktionen inträffar.