מהו סדר התגובה הכללי?

סדר התגובה הכללי נותן אינדיקציה כיצד שינוי ריכוז המגיבים ישנה את מהירות התגובה. עבור סדרי תגובה גבוהים יותר, שינוי ריכוז המגיבים גורם לשינויים גדולים בקצב התגובה. בסדרי תגובה נמוכים יותר, קצב התגובה פחות רגיש לשינויים בריכוז.

סדר התגובה נמצא בניסוי על ידי שינוי ריכוז המגיבים והתבוננות בשינוי בקצב התגובה. לדוגמא, אם הכפלת ריכוז המגיב מכפילה את קצב התגובה, התגובה היא תגובה מסדר ראשון עבור אותו מגיב. אם הקצב עולה בפקטור של ארבעה, או הכפלת הריכוז בריבוע, התגובה היא מסדר שני. עבור מספר מגיבים שלוקחים חלק בתגובה, סדר התגובה הכולל הוא סכום הסדרים של סדרי התגובה האינדיבידואליים.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

סדר התגובה הכולל הוא סכום סדרי התגובה האינדיבידואליים של כל המגיבים הלוקחים חלק בתגובה כימית. סדר התגובה של המגיב מציין עד כמה משתנה קצב התגובה אם משתנה ריכוז המגיב.

לדוגמא, לתגובות מסדר ראשון, קצב התגובה משתנה ישירות עם השינוי בריכוז המגיב המתאים. בתגובות מסדר שני, קצב התגובה משתנה כריבוע השינוי בריכוז. סדר התגובה הכולל הוא סכום סדרי התגובה האישיים של המגיבים והוא מודד את רגישות התגובה לשינויים בריכוזי כל המגיבים. סדרי התגובה האישיים ולכן סדר התגובה הכללי נקבעים בניסוי.

קצב התגובה קשור לריכוז המגיב על ידי קבוע הקצב, המיוצג על ידי האות k. קבוע הקצב משתנה כאשר פרמטרים כמו הטמפרטורה משתנים, אך אם רק הריכוז משתנה, קבוע הקצב נשאר קבוע. לתגובה בטמפרטורה ולחץ קבועים, הקצב שווה לקצב הקבוע כפול הריכוז של כל אחד מהמגיבים לכוח הסדר של כל מגיב.

הנוסחה הכללית היא הבאה:

קצב התגובה = kA^איקסב^yג^z..., שם A, B, C... הם הריכוזים של כל מגיב ו- x, y, z... הם סדרי התגובות האישיות.

סדר התגובה הכללי הוא x + y + z +... לדוגמא, עבור שלוש תגובות ממעלה ראשונה של שלושה מגיבים, סדר התגובה הכולל הוא שלוש. עבור שתי תגובות מסדר שני של שני מגיבים, הסדר הכולל של התגובה הוא ארבע.

קל למדוד את קצב תגובת שעון היוד מכיוון שהתמיסה במיכל התגובה הופכת לכחולה לאחר השלמת התגובה. הזמן שלוקח לכחול עומד ביחס לקצב התגובה. לדוגמא, אם הכפלת הריכוז של אחד המגיבים גורמת לתמיסה להפוך לכחולה במחצית הזמן, קצב התגובה הוכפל.

בווריאציה אחת של שעון היוד ניתן לשנות את ריכוזי מגיבי היוד, הברומט והמימן ולבחון את זמני הפיכה לכחול. כאשר ריכוזי היוד והברומט מוכפלים, זמן התגובה מצטמצם לחצי בכל מקרה. זה מראה ששיעורי התגובה מכפילים וששני מגיבים אלה לוקחים חלק בתגובות מסדר ראשון. כאשר ריכוז המימן מוכפל, זמן התגובה יורד בפקטור של ארבעה, כלומר קצב התגובה פי ארבעה ותגובת המימן היא סדר שני. בגרסה זו של שעון היוד יש אפוא סדר תגובה כולל של ארבעה.

סדרי תגובה אחרים כוללים תגובה בסדר אפס ששינוי הריכוז בה אינו משנה. תגובות פירוק כמו פירוק תחמוצת החנקן הן לרוב תגובות מסדר אפס מכיוון שהחומר מתפרק ללא תלות בריכוזו.

תגובות עם סדרי תגובה כלליים אחרים כוללים תגובות מסדר ראשון, שני ושלישי. בתגובות מסדר ראשון, תגובה מסדר ראשון למגיב אחד מתרחשת עם מגיב אחד או יותר שיש להם תגובות מסדר אפס. במהלך תגובה מסדר שני, מתקיימים שני מגיבים עם תגובות מסדר ראשון, או מגיב עם תגובה מסדר שני משולב עם אחד מגיבים מסדר אפס נוסף. באופן דומה בתגובה מסדר שלישי יכולה להיות שילוב של מגיבים שהסדרים שלהם מסתכמים בשלושה. בשני המקרים, הסדר מציין עד כמה התגובה תאיץ או תאט כאשר משנים את ריכוזי המגיבים.