Reaktion yleinen järjestys antaa osoituksen siitä, kuinka reaktanttien konsentraation muuttaminen muuttaa reaktion nopeutta. Suuremmissa reaktioluokissa reagoivien aineiden pitoisuuden muuttaminen johtaa suuriin muutoksiin reaktionopeudessa. Pienemmissä reaktioluokissa reaktionopeus on vähemmän herkkä konsentraation muutoksille.
Reaktion järjestys löydetään kokeellisesti muuttamalla reaktanttien konsentraatiota ja tarkkailemalla reaktionopeuden muutosta. Esimerkiksi jos reaktantin konsentraation kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa reaktionopeuden, reaktio on ensimmäisen asteen reaktio tälle reagenssille. Jos nopeus kasvaa kertoimella neljä tai konsentraation kaksinkertaistaminen neliöön, reaktio on toisen asteen. Usealle reaktioon osallistuvalle reaktantille reaktion yleinen järjestys on yksittäisten reaktioluokkien kertalukujen summa.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Reaktion yleinen järjestys on kaikkien kemialliseen reaktioon osallistuvien reaktanttien yksittäisten reaktiojärjestysten summa. Reagenssin reaktiojärjestys osoittaa kuinka paljon reaktionopeus muuttuu, jos reaktantin konsentraatiota muutetaan.
Esimerkiksi ensiluokkaisissa reaktioissa reaktionopeus muuttuu suoraan vastaavan reagenssin konsentraation muutoksen myötä. Toisen kertaluvun reaktioissa reaktionopeus muuttuu pitoisuuden muutoksen neliönä. Reaktion yleinen järjestys on reagenssien yksittäisten reaktiojärjestysten summa ja se mittaa reaktion herkkyyttä kaikkien reagoivien aineiden pitoisuuksien muutoksille. Yksittäiset reaktiojärjestykset ja siten reaktion yleinen järjestys määritetään kokeellisesti.
Kuinka reaktiotilaukset toimivat
Reaktionopeus liittyy reagoivan aineen pitoisuuteen nopeusvakion avulla, jota edustaa k-kirjain. Nopeusvakio muuttuu, kun parametrit, kuten lämpötila muuttuu, mutta jos vain pitoisuus muuttuu, nopeusvakio pysyy kiinteänä. Reaktiossa vakiolämpötilassa ja -paineessa nopeus on yhtä suuri kuin nopeusvakio kerrottuna kunkin reagoivan aineen konsentraatio kunkin reaktantin suuruusluokan tehoon.
Yleinen kaava on seuraava:
Reaktionopeus = kAxByCz..., missä A, B, C... ovat kunkin reagenssin ja x, y, z... ovat yksittäisten reaktioiden järjestyksiä.
Reaktion yleinen järjestys on x + y + z +... Esimerkiksi kolmen reaktantin kolmen ensimmäisen asteen reaktion tapauksessa reaktion yleinen järjestys on kolme. Kahden reaktantin kahdessa toisen asteen reaktiossa reaktion kokonaisjärjestys on neljä.
Esimerkkejä reaktiotilauksista
Jodikelloreaktionopeus on helppo mitata, koska reaktiosäiliössä oleva liuos muuttuu siniseksi reaktion päättyessä. Aika, joka kuluu siniseksi muuttumiseen, on verrannollinen reaktionopeuteen. Esimerkiksi, jos yhden reaktantin konsentraation kaksinkertaistaminen tekee liuoksesta sinisen puolessa ajassa, reaktionopeus on kaksinkertaistunut.
Jodikellon yhdessä muunnelmassa jodi-, bromaatti- ja vetyreagenssien pitoisuuksia voidaan muuttaa ja voidaan havaita ajat, jolloin liuos muuttuu siniseksi. Kun jodin ja bromaatin konsentraatiot kaksinkertaistuvat, reaktioaika lyhenee kussakin tapauksessa puoleen. Tämä osoittaa, että reaktionopeudet kaksinkertaistuvat ja että nämä kaksi reaktanttia osallistuvat ensiluokkaisiin reaktioihin. Kun vetypitoisuus kaksinkertaistetaan, reaktioaika lyhenee kertoimella neljä, mikä tarkoittaa reaktionopeutta nelinkertaiseksi ja vetyreaktion toisen asteen. Tämän jodikellon version kokonaisreaktiojärjestys on siis neljä.
Muut reaktiojärjestykset sisältävät nolla-asteen reaktion, jolle konsentraation muuttamisella ei ole merkitystä. Hajoamisreaktiot, kuten typpioksidin hajoaminen, ovat usein nolla-asteen reaktioita, koska aine hajoaa pitoisuudestaan riippumatta.
Reaktiot muiden yleisten reaktiojärjestysten kanssa sisältävät ensimmäisen, toisen ja kolmannen asteen reaktiot. Ensimmäisen asteen reaktioissa yhden reaktantin ensimmäisen asteen reaktio tapahtuu yhden tai useamman reaktantin kanssa, joilla on nollatason reaktioita. Toisen kertaluvun reaktion aikana tapahtuu kaksi reaktanttia, joilla on ensiluokkaisia reaktioita, tai reaktantti, jolla on toisen kertaluvun reaktio, yhdistyy yhteen useammasta nolla-asteen reaktantista. Samoin kolmannen asteen reaktiossa voi olla yhdistelmä reagoivia aineita, joiden tilaukset ovat enintään kolme. Kummassakin järjestyksessä ilmoitetaan, kuinka paljon reaktio nopeutuu tai hidastuu, kun reaktanttien konsentraatioita muutetaan.