De algemene volgorde van de reactie geeft een indicatie van hoe het veranderen van de concentratie van de reactanten de snelheid van de reactie zal veranderen. Voor hogere ordes van reactie resulteert het veranderen van de concentratie van de reactanten in grote veranderingen in de reactiesnelheid. Voor lagere ordes van reactie is de reactiesnelheid minder gevoelig voor veranderingen van de concentratie.
De volgorde van reactie wordt experimenteel gevonden door de concentratie van reactanten te veranderen en de verandering in de reactiesnelheid te observeren. Als bijvoorbeeld een verdubbeling van de concentratie van een reactant de reactiesnelheid verdubbelt, is de reactie een eerste-ordereactie voor die reactant. Als de snelheid met een factor vier toeneemt, of de verdubbeling van de concentratie in het kwadraat, is de reactie van de tweede orde. Voor verschillende reactanten die aan een reactie deelnemen, is de algemene volgorde van de reactie de som van de orden van de afzonderlijke reactieordes.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De algemene reactievolgorde is de som van de afzonderlijke reactieordes van alle reactanten die deelnemen aan een chemische reactie. De volgorde van reactie van een reactant geeft aan hoeveel de reactiesnelheid verandert als de concentratie van de reactant verandert.
Voor reacties van de eerste orde verandert de reactiesnelheid bijvoorbeeld direct met de verandering in de concentratie van de overeenkomstige reactant. Voor reacties van de tweede orde verandert de reactiesnelheid als het kwadraat van de verandering in concentratie. De algemene reactievolgorde is de som van de afzonderlijke reactieordes van de reactanten en meet de gevoeligheid van de reactie voor veranderingen in de concentraties van alle reactanten. De afzonderlijke reactievolgorde en dus de algemene reactievolgorde worden experimenteel bepaald.
Hoe de volgordes van reactie werken
De snelheid van een reactie is gerelateerd aan de concentratie van een reactant door de snelheidsconstante, weergegeven door de letter k. De snelheidsconstante verandert wanneer parameters zoals de temperatuur veranderen, maar als alleen de concentratie verandert, blijft de snelheidsconstante vast. Voor een reactie bij constante temperatuur en druk is de snelheid gelijk aan de snelheidsconstante maal de concentratie van elk van de reactanten tot de macht van de orde van elke reactant.
De algemene formule is de volgende:
Reactiesnelheid = kAXBjaCz..., waarbij A, B, C... zijn de concentraties van elke reactant en x, y, z... zijn de volgorden van de individuele reacties.
De algemene volgorde van de reactie is x + y + z +... Bijvoorbeeld, voor drie eerste-orde reacties van drie reactanten is de algemene volgorde van reactie drie. Voor twee tweede-orde reacties van twee reactanten is de algemene volgorde van de reactie vier.
Voorbeelden van volgordes van reactie
De jodiumklokreactiesnelheid is gemakkelijk te meten omdat de oplossing in de reactiecontainer blauw wordt wanneer de reactie is voltooid. De tijd die nodig is om blauw te worden, is evenredig met de reactiesnelheid. Als bijvoorbeeld een verdubbeling van de concentratie van een van de reactanten ervoor zorgt dat de oplossing in de helft van de tijd blauw wordt, is de reactiesnelheid verdubbeld.
In één variatie van de jodiumklok kunnen de concentraties van de jodium-, bromaat- en waterstofreactanten worden gewijzigd en kunnen de tijden voor de oplossing om blauw te kleuren worden waargenomen. Wanneer de concentraties van jodium en bromaat worden verdubbeld, wordt de reactietijd telkens tot de helft teruggebracht. Dit toont aan dat de snelheid van de reactie verdubbelt en dat deze twee reactanten deelnemen aan eerste-orde reacties. Wanneer de waterstofconcentratie wordt verdubbeld, neemt de reactietijd met een factor vier af, wat betekent dat de reactiesnelheid verviervoudigt en de waterstofreactie van de tweede orde is. Deze versie van de jodiumklok heeft daarom een algemene reactievolgorde van vier.
Andere reactieordes omvatten een nulde-ordereactie waarvoor het veranderen van de concentratie geen verschil maakt. Ontledingsreacties zoals de ontleding van lachgas zijn vaak nul-orde reacties omdat de stof ontleedt onafhankelijk van de concentratie.
Reacties met andere algemene volgordes van reacties omvatten reacties van de eerste, tweede en derde orde. Bij eerste-ordereacties vindt een eerste-ordereactie voor één reactant plaats met een of meer reactanten die nulde-ordereacties hebben. Tijdens een tweede-orde reactie vinden twee reactanten met eerste-orde reacties plaats, of een reactant met een tweede-orde reactie combineert met een of meer nul-orde reactanten. Evenzo kan een reactie van de derde orde een combinatie van reactanten hebben waarvan de volgorde opgeteld drie is. In elk geval geeft de volgorde aan hoeveel de reactie zal versnellen of vertragen wanneer de concentraties van de reactanten worden gewijzigd.