L'ordre global de la réaction donne une indication de la façon dont la modification de la concentration des réactifs modifiera la vitesse de la réaction. Pour des ordres de réaction plus élevés, la modification de la concentration des réactifs entraîne de grands changements dans la vitesse de réaction. Pour les ordres de réaction inférieurs, la vitesse de réaction est moins sensible aux changements de concentration.
L'ordre de réaction est trouvé expérimentalement en changeant la concentration des réactifs et en observant le changement de la vitesse de réaction. Par exemple, si le doublement de la concentration d'un réactif double la vitesse de réaction, la réaction est une réaction de premier ordre pour ce réactif. Si la vitesse augmente d'un facteur quatre, ou du double de la concentration au carré, la réaction est du second ordre. Pour plusieurs réactifs participant à une réaction, l'ordre global de réaction est la somme des ordres des ordres de réaction individuels.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
L'ordre global de réaction est la somme des ordres individuels de réaction de tous les réactifs participant à une réaction chimique. L'ordre de réaction d'un réactif indique à quel point la vitesse de réaction change si la concentration du réactif est modifiée.
Par exemple, pour les réactions de premier ordre, la vitesse de réaction change directement avec le changement de concentration du réactif correspondant. Pour les réactions de second ordre, la vitesse de réaction change comme le carré du changement de concentration. L'ordre de réaction global est la somme des ordres de réaction individuels des réactifs et il mesure la sensibilité de la réaction aux changements des concentrations de tous les réactifs. Les ordres individuels de réaction et donc l'ordre global de réaction sont déterminés expérimentalement.
Comment fonctionnent les ordres de réaction
La vitesse d'une réaction est liée à la concentration d'un réactif par la constante de vitesse, représentée par la lettre k. La constante de vitesse change lorsque des paramètres tels que la température changent, mais si seule la concentration change, la constante de vitesse reste fixe. Pour une réaction à température et pression constantes, la vitesse est égale à la constante de vitesse multipliée par la concentration de chacun des réactifs à la puissance de l'ordre de chaque réactif.
La formule générale est la suivante :
Vitesse de réaction = kAXBouiCz..., où A, B, C... sont les concentrations de chaque réactif et x, y, z... sont les ordres des réactions individuelles.
L'ordre global de réaction est x + y + z +... Par exemple, pour trois réactions de premier ordre de trois réactifs, l'ordre global de réaction est de trois. Pour deux réactions de second ordre de deux réactifs, l'ordre global de la réaction est de quatre.
Exemples d'ordres de réaction
La vitesse de réaction de l'horloge à l'iode est facile à mesurer car la solution dans le récipient de réaction devient bleue lorsque la réaction est terminée. Le temps qu'il faut pour virer au bleu est proportionnel à la vitesse de la réaction. Par exemple, si le fait de doubler la concentration d'un des réactifs fait virer la solution au bleu en deux fois moins de temps, la vitesse de réaction a doublé.
Dans une variante de l'horloge à l'iode, les concentrations des réactifs d'iode, de bromate et d'hydrogène peuvent être modifiées et les temps pour que la solution vire au bleu peuvent être observés. Lorsque les concentrations d'iode et de bromate sont doublées, le temps de réaction est réduit de moitié dans chaque cas. Ceci montre que les vitesses de la réaction doublent et que ces deux réactifs participent à des réactions de premier ordre. Lorsque la concentration en hydrogène est doublée, le temps de réaction diminue d'un facteur quatre, ce qui signifie que la vitesse de réaction quadruple et que la réaction de l'hydrogène est de second ordre. Cette version de l'horloge à iode a donc un ordre de réaction global de quatre.
D'autres ordres de réaction incluent une réaction d'ordre zéro pour laquelle le changement de concentration ne fait aucune différence. Les réactions de décomposition telles que la décomposition du protoxyde d'azote sont souvent des réactions d'ordre zéro car la substance se décompose indépendamment de sa concentration.
Les réactions avec d'autres ordres globaux de réaction comprennent les réactions de premier, deuxième et troisième ordre. Dans les réactions de premier ordre, une réaction de premier ordre pour un réactif a lieu avec un ou plusieurs réactifs qui ont des réactions d'ordre zéro. Au cours d'une réaction de second ordre, deux réactifs avec des réactions de premier ordre ont lieu, ou un réactif avec une réaction de second ordre se combine avec un ou plusieurs réactifs d'ordre zéro. De même, une réaction de troisième ordre peut avoir une combinaison de réactifs dont les ordres totalisent trois. Dans chaque cas, l'ordre indique à quel point la réaction va s'accélérer ou ralentir lorsque les concentrations des réactifs sont modifiées.