Reakcijski redoslijed: koncept, vrste

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 17:48

U kemijskoj kinetici, jedan od važnih zadataka je pronaći redoslijed reakcije. Iako je ova vrijednost formalna, omogućuje najbolje odraz eksperimentalne ovisnosti brzine bilo koje reakcije o koncentraciji. U pravilu, za pronalaženje brzine reakcije koriste se koncentracije polaznih spojeva, uzete u snagama koje odgovaraju njihovim stehiometrijskim koeficijentima. Ali to vrijedi samo za vrlo jednostavne reakcije.

Red kemijske reakcije prema tvari je vrijednost stupnja n, u kojem je koncentracija ovog spoja uključena u formulu za određivanje brzine reakcije, dobivenu empirijski. Ali opći poredak je zbroj svih redoslijeda za tvari: n=n₁ + n₂. Vrijednosti n₁ i n_{2 odgovaraju stehiometrijskim koeficijentima u jednadžbama jednostupanjskih reakcija. Zapravo, mogu biti pozitivne ili negativne, cijele ili razlomke.}

Na primjer, za jednadžbu interakcije H₂+ Ι₂ ― > 2HΙ, što odgovara formuli za određivanje brzine v=kC H_CI_{, redoslijed tvari je n}H_{=1 in}I_{=1, ukupni redoslijed reakcije n=n}H_+nI_=1+1=2.

Nulta narudžba

Neke reakcije imaju nulti redoslijed reakcija. U pravilu na njih ne utječu koncentracije polaznih spojeva. To se događa u sljedećim slučajevima:

• ako se bilo koja početna tvar uzme u značajnom višku;
• ako je brzina kontrolirana energijom aktivacije molekula uključenih u reakciju, na primjer, u fotosintezi.

Kao primjer, razmotrite reakciju interakcije etil octenog etera s vodom, tj. njegovo saponifikacija.

SΗ₃SOOS₂Η₅ + Η₂ O ―> SΗ₃SOOΗ + S₂Η_5OΗ

Budući da je međusobna topljivost početnih tvari iznimno mala, većina ih je u različitim fazama. Kada se eter potroši u kemijskoj reakciji, iz sloja etera pravovremeno dolazi novi dio, odnosno njegova koncentracija u otopini ne opada.

Reakcije prve narudžbe

Ova interakcija tvari može se uvjetno zapisati jednadžbom: A―>B. Primjer je razgradnja dimetil etera:

SΗ₃OSΗ₃―>SΗ₄+Η_{2 +CO}

Za koje je brzina reakcije definirana kao v=kC_{S2N6O. U ovom slučaju, poredak po sadržaju i opći poredak podudaraju se i jednaki su jedan.}

Vrijeme (τ) određivanja određene zadane koncentracije C je od praktične važnosti za reakcije prvog reda, ako je početnakoncentracija C_o, kao i vrijeme poluraspada τ_{1/2, to je vrijeme tijekom kojeg polovica izvorne tvari ima vremena reagirati.}

reakcije drugog reda

Reakcije tipa A + B ―> proizvodi se mogu pripisati takvim interakcijama. Primjer je gornja reakcija za proizvodnju jodovodika ili alkalnu saponifikacija etil acetata:

SΗ₃COOS₂H₅ + OH- ―> CH 3_{SOO- + S}2_H5_{OΗ, v=kC}S4N8O2 _SOH-_.

Također (k) odvojene reakcije razgradnje tipa: 2A ―> proizvodi imaju drugi red. Primjeri uključuju:

• 2NOCl ―> 2NO + Cl₂, v=kC²_NOCl.
• 2O_{3 ―>} 3O₂, v=kC² _O3.
• 2NO₂ ―> 2NO + O2, v=kC²_NO2.

Nastavne reakcije

Reakcije treće i sljedeće narudžbe su manje uobičajene od prethodnih opcija. To je zbog male vjerojatnosti istovremenog susreta tri ili više čestica u prostoru. Međutim, stvaranje dušika i ugljičnog dioksida iz njihovih monoksida može poslužiti kao primjer takvih interakcija:

• 2NΟ+Ο₂→ 2NΟ₂, v=kC² NE_CO2.
• 2SO+O₂→ 2SO₂, v=kC² CO_CO2.

I za takve reakcijepostoji ovisnost koncentracija reagensa o vremenu njegova protoka. Formule za pronalaženje konstanti poluživota i brzine reakcije objedinjuju se uvođenjem indeksa n, jednakog redoslijedu tih istih reakcija.

Molekularnost reakcije

Ne brkajte redoslijed reakcije s njezinom molekularnošću, koja je određena upravo brojem molekula koje vrše čin kemijske transformacije. Za razliku od reda koji se utvrđuje eksperimentalno, molekularnost kemijske reakcije ima teorijsku osnovu. Da biste to odredili, morate razumjeti bit procesa, kako točno molekule međusobno djeluju, kroz koje faze transformacije prolaze.

Uporedne karakteristike

Narudžba	Molekularnost
Formalna vrijednost	Postoji fizičko značenje, pokazuje broj reagirajućih molekula
Može uzeti različite numeričke vrijednosti	Prihvaća samo jednu od tri vrijednosti: 1, 2, 3
Primjenjuje se na reakcije bilo koje složenosti i više faza	Primjenjuje se samo na osnovne reakcije u jednom koraku

Postoji nekoliko razloga zašto se poredak i molekularnost ne podudaraju za istu reakciju:

• ako se jedan od reagensa uzima u velikom višku, kao što je gore spomenuto;
• za mnoge heterogene reakcije, redoslijed se može promijeniti tijekom njihove provedbe, osobito ako se promijene uvjeti za njihovu pojavu;
• katalitičke reakcije imaju višestupanjski mehanizam, čija se suština ne odražava uvijek u stehiometrijskoj jednadžbi;
• u složenim višestupanjskim reakcijama, samo jedan od međuprodukta može utjecati na ukupnu brzinu, što će kao rezultat odrediti redoslijed cijele transformacije.

Monomolekularne reakcije uključuju razgradnju molekula:

I_{2 ―> 2I}

U bimolekularnim reakcijama sudaraju se dvije molekule. Štoviše, to mogu biti molekule obje različite tvari, i to iste:

H₂+ Ι_{2 ―> 2HΙ}

Trimolekularne reakcije nazivaju se takve reakcije, za čiju su provedbu potrebne tri molekule polaznih tvari:

2NΟ + H₂ ―> N₂Ο + H_2O

H₂ + O₂ ―> 2H_2O