Hvad er den samlede reaktionsorden?

Den samlede reaktionsrekkefølge giver en indikation af, hvordan ændring af koncentrationen af reaktanterne vil ændre reaktionshastigheden. For højere reaktionsordrer resulterer ændring af koncentration af reaktanterne i store ændringer i reaktionshastigheden. For lavere reaktionsordrer er reaktionshastigheden mindre følsom over for ændringer i koncentrationen.

Reaktionsordenen findes eksperimentelt ved at ændre koncentrationen af reaktanter og observere ændringen i reaktionshastigheden. For eksempel, hvis fordobling af koncentrationen af en reaktant fordobler reaktionshastigheden, er reaktionen en førsteordens reaktion for den reaktant. Hvis hastigheden øges med en faktor på fire eller fordoblingen af koncentrationen i kvadrat, er reaktionen anden orden. For flere reaktanter, der deltager i en reaktion, er den samlede reaktionsrekkefølge summen af ordrerne for de individuelle reaktionsordrer.

TL; DR (for lang; læste ikke)

Den samlede reaktionsorden er summen af de individuelle reaktionsordrer for alle reaktanter, der deltager i en kemisk reaktion. Reaktionsrækkefølgen af en reaktant indikerer, hvor meget reaktionshastigheden ændrer sig, hvis koncentrationen af reaktanten ændres.

For eksempel for førsteordens reaktioner ændres reaktionshastigheden direkte med ændringen i koncentration af den tilsvarende reaktant. Ved reaktioner af anden orden ændres reaktionshastigheden som kvadratet for koncentrationsændringen. Den samlede reaktionsorden er summen af de individuelle reaktionsordrer for reaktanterne, og den måler reaktionens følsomhed over for ændringer i koncentrationerne af alle reaktanter. De individuelle reaktionsordrer og derfor den samlede reaktionsorden bestemmes eksperimentelt.
Sådan fungerer reaktionsordrene

Hastigheden af en reaktion er relateret til koncentrationen af en reaktant med hastighedskonstanten, repræsenteret ved bogstavet k. Hastighedskonstanten ændres, når parametre som temperaturen ændres, men hvis kun koncentrationen ændres, forbliver hastighedskonstanten fast. For en reaktion ved konstant temperatur og tryk er hastigheden lig med hastighedskonstanten gange koncentrationen af hver af reaktanterne til kraften i hver reaktants rækkefølge.

Den generelle formel er følgende:

Reaktionshastighed \u003d kA ^{xB yC z ..., hvor A, B, C ... er koncentrationerne af hver reaktant og x, y, z ... er ordrene af de individuelle reaktioner.}

Den samlede reaktionsorden er x + y + z + .... For eksempel, for tre førsteordens reaktioner af tre reaktanter, er den samlede reaktionsrekkefølge tre. For to reaktioner i anden orden af to reaktanter er den samlede reaktionsorden fire.
Eksempler på reaktionsordrer

Jodurets reaktionshastighed er let at måle, fordi opløsningen i reaktionsbeholderen drejer blå, når reaktionen er afsluttet. Tiden det tager at blive blå er proportional med reaktionshastigheden. For eksempel, hvis fordobling af koncentrationen af en af reaktanterne får opløsningen til at blive blå i halve tiden, er reaktionshastigheden fordoblet.

I en variation af joduret er koncentrationen af jod, bromat og brintreaktanter kan ændres, og tiderne for opløsningen til at blive blå kan observeres. Når koncentrationen af jod og bromat fordobles, reduceres reaktionstiden til det halve i hvert tilfælde. Dette viser, at reaktionshastighederne fordobles, og at disse to reaktanter deltager i førsteordens reaktioner. Når brintkoncentrationen fordobles, falder reaktionstiden med en faktor på fire, hvilket betyder, at reaktionshastigheden er firedoblet, og brintreaktionen er anden orden. Denne version af joduret har derfor en samlet reaktionsorden på fire.

Andre reaktionsordrer inkluderer en nul-orden reaktion, hvor ændring af koncentrationen ikke gør nogen forskel. Nedbrydningsreaktioner, såsom nedbrydning af nitrogenoxid, er ofte reaktioner i nulrækkefølge, fordi stoffet nedbrydes uafhængigt af dets koncentration.

Reaktioner med andre samlede reaktionsordninger inkluderer reaktioner fra første, anden og tredje rækkefølge. I førsteordens reaktioner finder en førsteordens reaktion for en reaktant sted med en eller flere reaktanter, der har nul-ordensreaktioner. Under en andenordens reaktion finder sted to reaktanter med førsteordens reaktioner sted, eller en reaktant med en anden orden reaktion kombineres med en af flere nul-ordens reaktanter. Tilsvarende kan en reaktion fra tredje orden have en kombination af reaktanter, hvis ordrer udgør op til tre. I begge tilfælde angiver rækkefølgen, hvor meget reaktionen vil fremskynde eller bremse, når koncentrationerne af reaktanterne ændres.