Reakční pořadí: koncept, typy

V chemické kinetice je jedním z důležitých úkolů nalezení řádu reakce. Přestože je tato hodnota také formální, umožňuje nejlépe odrážet experimentální závislost rychlosti jakékoliv reakce na koncentraci. Pro zjištění rychlosti reakce se zpravidla použijí koncentrace počátečních sloučenin, které se odebírají ve stupních odpovídajících jejich stechiometrickým koeficientům. Ale to platí pouze pro velmi jednoduché reakce.

Pořadí chemické reakce nad látkou je hodnota stupně n, ve kterém koncentrace této sloučeniny vstupuje do vzorce pro zjištění experimentální reakční rychlosti. Ale obecný pořádek je součtem všech objednávek pro látky: n = n₁ + n₂. Hodnoty n₁ a n₂ odpovídají stechiometrickým koeficientům v rovnicích jednostupňových reakcí. Ve skutečnosti mohou mít pozitivní nebo záporné hodnoty, být celá čísla nebo zlomková čísla.

Například pro interakční rovnici H₂+ Iota-₂ -> 2HIota-, což odpovídá vzoru pro určení rychlosti v = kC_HC_I, objednávky na látky jsou n_H= 1 a n_I= 1, obecný pořadí reakce je n = n_H+n_I= 1 + 1 = 2.

Nulový řádek

Některé reakce mají nulový pořadí reakcí. Zpravidla nejsou ovlivněny koncentracemi výchozích sloučenin. K tomu dochází v následujících případech:

• pokud se nějaký výchozí materiál odebírá ve významném přebytku;
• pokud je rychlost regulována aktivační energií molekul účastnících se reakce, například při fotosyntéze.

Jako příklad lze uvést reakci ethylacetátu s vodou, tj. jeho saponifikace.

CEA-₃SOOS₂Eta-₅ + Eta-₂О -> СЕта-₃COOta- + C₂Eta-₅OH

Protože vzájemná rozpustnost výchozích látek je velmi malá, jejich hlavní hmotnost je v různých fázích. Když se éter spotřebovává v chemické reakci, jeho část přichází z éterové vrstvy včas, to znamená, že její koncentrace v roztoku se nezmenšuje.

Reakce z prvního řádu

Taková interakce látek může být podmíněně zapsána rovnicí: A -> B. Příkladem je rozklad dimethyletheru:

CEA-₃OSEta-₃-> CEa-₄+Eta-₂+CO

Pro kterou je rychlost reakce definována jako v = kC_C2H60. V tomto případě je pořadí látky a součet objednávka je stejná a jsou rovné jednomu.

Praktická hodnota pro reakce prvního řádu má čas (tau-) určení určité koncentrace C, pokud počáteční koncentrace C_o, stejně jako poločas rozpadu tau-_1/2, to je doba, během které má polovina výchozího materiálu reagovat.

Reakce druhého řádu

Takové reakce zahrnují reakce jako produkty A + B ->. Příkladem je výše uvedená reakce pro výrobu jodidu vodíku nebo alkalické zmýdelnění ethylacetátu:

CEA-₃SOOS₂H₅ + Ota-- -> CH₃СОО- + С₂H₅Ota-, v = kC_C4H8O2C_OH-.

Také (k) druhá objednávka je oddělená reakce rozkladu typ: 2A -> produkty. Příklady zahrnují následující:

• 2NOCl -> 2NO + Cl₂, v = kC²_NOCl.
• 2O_{3 ->} 3O₂, v = kC²_O3.
• 2NO₂ -> 2NO + O2, v = kC²_NO2.

Následné reakce

Reakce třetího a následujícího příkazu jsou méně časté než předchozí verze. To je způsobeno nízkou pravděpodobností současného výskytu tří nebo více částic v prostoru. Nicméně příkladem těchto interakcí může být tvorba oxidu dusičitého a uhlíku z jejich monoxidů:

• 2 NOmicron- + Omicron-₂→ 2Nikmikron-₂, v = kC²_NeC_O2.
• 2CO + O₂→ 2СО₂, v = kC²_COC_O2.

Pro takové reakce existuje také závislost koncentrací činidla v době jeho průběhu. Vzorce pro nalezení poločasové transformace a rychlostní konstanty reakcí se sjednocují zavedením indexu n, který se rovná řádu stejných reakcí.

Molekulární reakce

Není nutné zmást pořadí reakce s její molekulárností, která je přesně určena počtem molekul, které provádějí akt chemické transformace. Na rozdíl od řádu, který je experimentálně stanoven, molekulární povaha chemické reakce má teoretický základ. Abyste to zjistili, musíte pochopit podstatu procesu, přesně jak vzájemně interagují molekuly, v jakých fázích transformace projíždí.

Existuje několik důvodů, proč se pořadí a molekulita neshodují pro stejnou reakci:

• pokud je jedna z činidel přijata ve velkém přebytku, jak již bylo uvedeno výše;
• pro mnoho heterogenních reakcí se pořadí může měnit během jejich provádění, zejména pokud se změní podmínky pro jejich přechod;
• katalytické reakce mají vícestupňový mechanismus, jehož podstata není vždy odrážena stechiometrickou rovnicí;
• v komplexních vícestupňových reakcích na celkovou hodnotu rychlosti může ovlivnit pouze jedna z mezilehlých hodnot, což v důsledku určuje pořadí celé transformace.

Monomolekulární reakce zahrnují rozklad molekul:

I₂ -> 2I

Při bimolekulárních reakcích se dvě molekuly srazí. A to mohou být molekuly různých látek a totéž:

H₂+ Iota-₂ -> 2HI

Trimolekulární se týká takových reakcí, pro jejichž realizaci jsou potřebné tři molekuly počátečních látek:

2NO mikronů + H₂ -> N₂Omicron- + H₂O

H₂ + O₂ -> 2H₂O