Kjemiske reaksjoner kan klassifiseres basert på deres reaksjon Kinetikkenstudien av reaksjonshastigheter.
Kinetisk teori sier at små partikler av all materie er i konstant bevegelse og at temperaturen til et stoff er avhengig av hastigheten på denne bevegelsen. Økt bevegelse ledsages av økt temperatur.
Den generelle reaksjonsformen er:
aA + bB → cC + dD
Reaksjoner er kategorisert som nullordens, første ordens, andre orden eller blandet rekkefølge (høyere ordre).
Key Takeaways: Reaction Orders in Chemistry
- Kjemiske reaksjoner kan tilordnes reaksjonsordrer som beskriver deres kinetikk.
- Typene bestillinger er nullordre, første ordre, andre ordre eller blandet ordre.
- En reaksjon uten ordre fortsetter med konstant hastighet. En første-ordens reaksjonshastighet avhenger av konsentrasjonen til en av reaktantene. En andre ordens reaksjonshastighet er proporsjonal med kvadratet av konsentrasjonen av en reaktant eller produktet av konsentrasjonen av to reaktanter.
Nullbestillingsreaksjoner
Nullordensreaksjoner (der rekkefølge = 0) har en konstant hastighet. Hastigheten til en reaksjon uten ordre er konstant og uavhengig av konsentrasjonen av reaktanter. Denne hastigheten er uavhengig av konsentrasjonen av reaktantene. Satsloven er:
rate = k, med k som har enhetene M / sek.
Første ordens reaksjoner
En førsteordens reaksjon (der rekkefølge = 1) har en hastighet proporsjonal med konsentrasjonen til en av reaktantene. Hastigheten til en første-ordens reaksjon er proporsjonal med konsentrasjonen av en reaktant. Et vanlig eksempel på en førsteordens reaksjon er radioaktivt forfall, den spontane prosessen som en ustabil gjennomgår atomkjernen bryter i mindre, mer stabile fragmenter. Satsloven er:
rate = k [A] (eller B i stedet for A), med k som har enhetene på sek-1
Andre ordens reaksjoner
En reaksjon av andre orden (hvor rekkefølge = 2) har en hastighet proporsjonal med konsentrasjonen av kvadratet til en enkelt reaktant eller produktet av konsentrasjonen av to reaktanter. Formelen er:
rate = k [A]2 (eller erstatte B for A eller k multiplisert med konsentrasjonen av A ganger konsentrasjonen av B), med enhetene med hastighetskonstanten M-1sek-1
Reaksjoner med blandet ordre eller høyere ordre
Reaksjoner med blandet ordre har en brøkrekkefølge for frekvensen, for eksempel:
rate = k [A]1/3
Faktorer som påvirker reaksjonshastigheten
Kjemisk kinetikk spår at frekvensen av en kjemisk reaksjon vil bli økt av faktorer som øker kinetikken reaktantenes energi (opp til et punkt), noe som fører til økt sannsynlighet for at reaktantene vil samhandle med hver annen. Tilsvarende kan faktorer som reduserer sjansen for at reaktanter kolliderer med hverandre, forventes å senke reaksjonshastigheten. De viktigste faktorene som påvirker reaksjonshastigheten er:
- Konsentrasjonen av reaktanter: En høyere konsentrasjon av reaktanter fører til flere kollisjoner per tidsenhet, noe som fører til økt reaksjonshastighet (bortsett fra reaksjoner med null ordre.)
- Temperatur: En økning i temperaturen er vanligvis ledsaget av en økning i reaksjonshastigheten.
- Nærværet av katalysatorer: Katalysatorer (for eksempel enzymer) senker aktiveringsenergien til en kjemisk reaksjon og øker hastigheten på en kjemisk reaksjon uten å bli konsumert i prosessen.
- Reaktanters fysiske tilstand: Reaktanter i samme fase kan komme i kontakt via termisk virkning, men overflateareal og agitasjon påvirker reaksjoner mellom reaktanter i forskjellige faser.
- Trykk: Ved reaksjoner som involverer gasser, øker trykket kollisjonene mellom reaktantene og øker reaksjonshastigheten.
Mens kjemisk kinetikk kan forutsi hastigheten på en kjemisk reaksjon, bestemmer den ikke i hvilken grad reaksjonen inntreffer.