Die Reaktionsgeschwindigkeit jeder gegebenen Reaktion ist die Geschwindigkeit, mit der die Komponenten an der spezifischen Reaktion teilnehmen und ein neues Ergebnis bilden (zum Beispiel eine Verbindung oder ein Niederschlag). Die Reaktionsordnung hingegen ist der Koeffizient, der bei der Berechnung der Reaktionsgeschwindigkeit auf jede Komponente angewendet wird. Das Geschwindigkeitsgesetz ist der mathematische Ausdruck der Reaktionsgeschwindigkeit, und dies kann dauern mehrere Formen: durchschnittliche Geschwindigkeit über die Zeit, momentane Geschwindigkeit an einem bestimmten Punkt und anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Reaktionsordnung muss experimentell unter Verwendung der Anfangskonzentrationen der Komponenten und testen, um zu sehen, wie sich eine Änderung ihrer Konzentration oder ihres Drucks auf die Produktion des resultierenden Produkt.
Die Reaktionsgeschwindigkeit kann konstant bleiben oder im Laufe der Zeit variieren und kann durch die Konzentrationen jeder Komponente oder nur durch eine oder zwei Komponenten beeinflusst werden. Diese Konzentrationen können im Laufe der Zeit variieren, wenn die Reaktion fortschreitet, so dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit ändert und sich die Änderungsgeschwindigkeit selbst ändert. Die Reaktionsgeschwindigkeit kann sich auch basierend auf anderen undurchsichtigeren Faktoren wie der für das Reagens verfügbaren Oberfläche ändern, die sich ebenfalls im Laufe der Zeit ändern kann.
Die Reihenfolge der Reaktion
Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit direkt mit der Konzentration einer Komponente variiert, spricht man von einer Reaktion erster Ordnung. Laienhaft gesprochen hängt die Größe des Lagerfeuers davon ab, wie viel Holz Sie darauf legen. Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Konzentration zweier Komponenten variiert, handelt es sich um eine Reaktion zweiter Ordnung. Mathematisch ausgedrückt, "die Summe der Exponenten im Geschwindigkeitsgesetz ist gleich zwei."
Was eine Reaktion nullter Ordnung bedeutet
Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration eines der Reagenzien überhaupt nicht variiert, spricht man von einer Reaktion nullter oder nullter Ordnung. In diesem Fall ist die Reaktionsgeschwindigkeit für jede spezifische Reaktion einfach gleich der Geschwindigkeitskonstante, dargestellt durch k. Eine Reaktion nullter Ordnung wird in der Form ausgedrückt r= k, wo r ist die Reaktionsgeschwindigkeit und k ist die Geschwindigkeitskonstante. Wann gegen die Zeit grafisch dargestellt, verläuft die Linie, die das Vorhandensein der Reagenzien anzeigt, in einer geraden Linie nach unten, und die Linie, die das Vorhandensein des Produkts anzeigt, geht in einer geraden Linie nach oben. Die Steigung der Linie variiert mit der spezifischen Reaktion, aber die Abnahmerate von A (wobei A eine Komponente ist) ist gleich der Zunahmerate von C (wobei C das Produkt ist).
Ein anderer spezifischerer Begriff ist Reaktion nullter Ordnung, da es sich nicht um ein perfektes Modell handelt. Wenn die Konzentration einer Komponente durch die Reaktion selbst null wird, hört die Reaktion auf. Kurz vor diesem Punkt verhält sich die Geschwindigkeit eher wie eine typische Reaktion erster oder zweiter Ordnung. Es ist ein ungewöhnlich aber nicht ungewöhnlich bei Kinetik, die normalerweise durch einen künstlichen oder anderweitig atypischen Zustand verursacht wird, wie z überwältigendes Übergewicht einer Komponente oder, auf der anderen Seite der Gleichung, eine künstliche Knappheit einer anderen Komponente. Denken Sie an einen Fall, in dem ein großer Teil einer bestimmten Komponente vorhanden ist, aber nicht für die Reaktion verfügbar ist, da sie eine begrenzte Oberfläche für die Reaktion bietet.
Ermittlung von Reaktionsordnung und Geschwindigkeitskonstante
Das Tarifgesetz k muss experimentell bestimmt werden. Die Berechnung der Reaktionsgeschwindigkeit ist einfach; es ist reales Zeug, keine Algebra. Wenn die Konzentration der Ausgangskomponenten mit der Zeit linear abnimmt oder die Konzentration des Produkts linear mit der Zeit zunimmt, dann liegt eine Reaktion nullter Ordnung vor. Wenn nicht, musst du Mathe machen.
Experimentell bestimmen Sie k Verwenden Sie Ihre anfänglichen Konzentrationen oder Drücke der Komponenten, nicht den Durchschnitt, da die Anwesenheit des resultierenden Produkts im Laufe der Zeit die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen kann. Dann führen Sie das Experiment erneut durch, ändern die Anfangskonzentration von A oder B und beobachten, falls vorhanden, die Änderung der resultierenden Produktionsrate von C, dem Produkt. Wenn es keine Änderung gibt, haben Sie eine Reaktion nullter Ordnung. Wenn die Geschwindigkeit direkt mit der Konzentration von A variiert, liegt eine Reaktion erster Ordnung vor. Wenn sie mit dem Quadrat von A variiert, haben Sie eine Reaktion zweiter Ordnung und so weiter.
Es gibt ein gutes Erklärvideo auf Youtube.
Mit ein wenig Zeit im Labor wird es offensichtlich, ob Sie ein nulltes, erstes, zweites oder komplizierteres Geschwindigkeitsgesetz haben. Verwenden Sie für Ihre Berechnungen immer Anfangsraten von Komponenten und innerhalb von zwei oder drei Varianten (Verdoppelung und dann zum Beispiel den Druck einer bestimmten Komponente verdreifachen), wird klar, womit Sie es zu tun haben.
