Kemiske reaktioner kan klassificeres på baggrund af deres reaktion kinetikundersøgelse af reaktionshastigheder.
Kinetisk teori siger, at små partikler af al materie er i konstant bevægelse, og at temperaturen på et stof afhænger af hastigheden af denne bevægelse. Øget bevægelse ledsages af øget temperatur.
Den generelle reaktionsform er:
aA + bB → cC + dD
Reaktioner er kategoriseret som nul-orden, første-ordens, anden-orden eller blandet-orden (højere-orden) reaktioner.
Key takeaways: Reaktionsordrer inden for kemi
- Kemiske reaktioner kan tildeles reaktionsordrer, der beskriver deres kinetik.
- Typer af ordrer er nul-ordre, første ordre, anden ordre eller blandet ordre.
- En reaktion med nul-orden fortsætter med en konstant hastighed. En første-ordens reaktionshastighed afhænger af koncentrationen af en af reaktanterne. En anden ordens reaktionshastighed er proportional med kvadratet af koncentrationen af en reaktant eller produktet af koncentrationen af to reaktanter.
Nul-orden-reaktioner
Nul-orden reaktioner (hvor rækkefølge = 0) har en konstant hastighed. Hastigheden af en nul-orden reaktion er konstant og uafhængig af koncentrationen af reaktanter. Denne hastighed er uafhængig af koncentrationen af reaktanterne. Satsloven er:
rate = k, hvor k har enhederne M / sek.
Første ordens reaktioner
En førsteordens reaktion (hvor rækkefølge = 1) har en hastighed, der er proportional med koncentrationen af en af reaktanterne. Hastigheden af en førsteordens reaktion er proportional med koncentrationen af en reaktant. Et almindeligt eksempel på en førsteordens reaktion er Radioaktivt henfald, den spontane proces, hvorigennem en ustabil atomkerne bryder i mindre, mere stabile fragmenter. Satsloven er:
rate = k [A] (eller B i stedet for A), hvor k har enhederne i sek-1
Andenordens reaktioner
En reaktion af anden orden (hvor rækkefølge = 2) har en hastighed, der er proportional med koncentrationen af kvadratet af en enkelt reaktant eller produktet af koncentrationen af to reaktanter. Formlen er:
rate = k [A]2 (eller erstatte B for A eller k ganget med koncentrationen af A gange koncentrationen af B) med enhederne med hastighedskonstanten M-1sek-1
Reaktioner med blandet ordre eller højere ordre
Reaktioner i blandet rækkefølge har en brøkdel for deres hastighed, såsom:
rate = k [A]1/3
Faktorer, der påvirker reaktionshastigheden
Kemisk kinetik forudsiger, at hastigheden for en kemisk reaktion vil blive øget af faktorer, der øger kinetikken reaktanternes energi (op til et punkt), hvilket fører til den øgede sandsynlighed for, at reaktanterne interagerer med hver Andet. Tilsvarende kan faktorer, der mindsker risikoen for, at reaktanter kolliderer med hinanden, forventes at sænke reaktionshastigheden. De vigtigste faktorer, der påvirker reaktionshastigheden, er:
- Koncentrationen af reaktanter: En højere koncentration af reaktanter fører til flere kollisioner pr. Tidsenhed, hvilket fører til en øget reaktionshastighed (bortset fra reaktioner i nul-rækkefølge).
- Temperatur: Normalt ledsages en stigning i temperaturen af en stigning i reaktionshastigheden.
- Tilstedeværelsen af katalysatorer: Katalysatorer (såsom enzymer) sænker aktiveringsenergien for en kemisk reaktion og øger hastigheden på en kemisk reaktion uden at blive forbrugt i processen.
- Reaktanters fysiske tilstand: Reaktanter i samme fase kan komme i kontakt via termisk virkning, men overfladeareal og omrøring påvirker reaktioner mellem reaktanter i forskellige faser.
- Tryk: Ved reaktioner, der involverer gasser, øger trykket ved at øge kollisionerne mellem reaktanterne og øge reaktionshastigheden.
Mens kemisk kinetik kan forudsige hastigheden af en kemisk reaktion, bestemmer den ikke, i hvilken grad reaktionen finder sted.