El orden general de reacción da una indicación de cómo el cambio de concentración de los reactivos cambiará la velocidad de la reacción. Para órdenes superiores de reacción, cambiar la concentración de los reactivos da como resultado grandes cambios en la velocidad de reacción. Para órdenes de reacción inferiores, la velocidad de reacción es menos sensible a los cambios de concentración.
El orden de reacción se encuentra experimentalmente cambiando la concentración de reactivos y observando el cambio en la velocidad de reacción. Por ejemplo, si duplicar la concentración de un reactivo duplica la velocidad de reacción, la reacción es una reacción de primer orden para ese reactivo. Si la velocidad aumenta en un factor de cuatro, o si la concentración se duplica al cuadrado, la reacción es de segundo orden. Para varios reactivos que participan en una reacción, el orden general de reacción es la suma de los órdenes de los órdenes de reacción individuales.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
El orden general de reacción es la suma de los órdenes de reacción individuales de todos los reactivos que participan en una reacción química. El orden de reacción de un reactivo indica cuánto cambia la velocidad de reacción si se cambia la concentración del reactivo.
Por ejemplo, para las reacciones de primer orden, la velocidad de reacción cambia directamente con el cambio en la concentración del reactivo correspondiente. Para las reacciones de segundo orden, la velocidad de reacción cambia como el cuadrado del cambio en la concentración. El orden general de reacción es la suma de los órdenes individuales de reacción de los reactivos y mide la sensibilidad de la reacción a los cambios en las concentraciones de todos los reactivos. Los órdenes individuales de reacción y, por tanto, el orden global de reacción se determinan experimentalmente.
Cómo funcionan las órdenes de reacción
La velocidad de una reacción está relacionada con la concentración de un reactivo por la constante de velocidad, representada por la letra k. La constante de velocidad cambia cuando cambian parámetros como la temperatura, pero si solo cambia la concentración, la constante de velocidad permanece fija. Para una reacción a temperatura y presión constantes, la velocidad es igual a la velocidad constante multiplicada por la concentración de cada uno de los reactivos a la potencia del orden de cada reactivo.
La fórmula general es la siguiente:
Velocidad de reacción = kAXByCz..., donde A, B, C... son las concentraciones de cada reactivo y x, y, z... son los órdenes de las reacciones individuales.
El orden general de reacción es x + y + z +... Por ejemplo, para tres reacciones de primer orden de tres reactivos, el orden general de reacción es tres. Para dos reacciones de segundo orden de dos reactivos, el orden general de la reacción es cuatro.
Ejemplos de órdenes de reacción
La velocidad de reacción del reloj de yodo es fácil de medir porque la solución en el recipiente de reacción se vuelve azul cuando la reacción se completa. El tiempo que tarda en volverse azul es proporcional a la velocidad de la reacción. Por ejemplo, si duplicar la concentración de uno de los reactivos hace que la solución se vuelva azul en la mitad del tiempo, la velocidad de reacción se ha duplicado.
En una variación del reloj de yodo, las concentraciones de los reactantes de yodo, bromato e hidrógeno se pueden cambiar y se pueden observar los tiempos para que la solución se vuelva azul. Cuando se duplican las concentraciones de yodo y bromato, el tiempo de reacción se reduce a la mitad en cada caso. Esto muestra que las velocidades de reacción se duplican y que estos dos reactivos participan en reacciones de primer orden. Cuando la concentración de hidrógeno se duplica, el tiempo de reacción disminuye en un factor de cuatro, lo que significa que la velocidad de reacción se cuadruplica y la reacción de hidrógeno es de segundo orden. Por tanto, esta versión del reloj de yodo tiene un orden general de reacción de cuatro.
Otros órdenes de reacción incluyen una reacción de orden cero para la que cambiar la concentración no hace ninguna diferencia. Las reacciones de descomposición, como la descomposición del óxido nitroso, son a menudo reacciones de orden cero porque la sustancia se descompone independientemente de su concentración.
Las reacciones con otros órdenes generales de reacción incluyen reacciones de primer, segundo y tercer orden. En las reacciones de primer orden, tiene lugar una reacción de primer orden para un reactivo con uno o más reactivos que tienen reacciones de orden cero. Durante una reacción de segundo orden, tienen lugar dos reactivos con reacciones de primer orden, o un reactivo con una reacción de segundo orden se combina con uno o más reactivos de orden cero. De manera similar, una reacción de tercer orden puede tener una combinación de reactivos cuyos órdenes suman tres. En cada caso, el orden indica cuánto se acelerará o desacelerará la reacción cuando se cambien las concentraciones de los reactivos.