Den totala reaktionsordningen ger en indikation på hur förändring av koncentrationen av reaktanterna kommer att förändra reaktionshastigheten. För högre reaktionsordrar resulterar ändring av koncentrationen av reaktanterna i stora förändringar i reaktionshastigheten. För lägre reaktionsordrar är reaktionshastigheten mindre känslig för koncentrationsförändringar.
Reaktionsordningen ordnas experimentellt genom att ändra koncentrationen av reaktanter och observera förändringen i reaktionshastigheten. Till exempel, om en fördubbling av koncentrationen av en reaktant fördubblar reaktionshastigheten, är reaktionen en första ordningens reaktion för den reaktanten. Om hastigheten ökar med en faktor fyra, eller om koncentrationen fördubblas i kvadrat, är reaktionen andra ordningen. För flera reaktanter som deltar i en reaktion är den totala reaktionsordningen summan av ordningarna för de enskilda reaktionsordningarna.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Den totala reaktionsordningen är summan av de individuella reaktionsorden för alla reaktanter som deltar i en kemisk reaktion. Reaktionsordningen för en reaktant indikerar hur mycket reaktionshastigheten förändras om koncentrationen av reaktanten ändras.
Till exempel, för första ordningens reaktioner, förändras reaktionshastigheten direkt med förändringen i koncentrationen av motsvarande reaktant. För andra ordningens reaktioner ändras reaktionshastigheten som kvadraten för koncentrationsförändringen. Den totala reaktionsordningen är summan av de enskilda reaktionsordningarna för reaktanterna och den mäter reaktionens känslighet för förändringar i koncentrationerna av alla reaktanterna. De individuella reaktionsordningarna och därför den totala reaktionsordningen bestäms experimentellt.
Hur reaktionsordrarna fungerar
Reaktionshastigheten är relaterad till koncentrationen av en reaktant med hastighetskonstanten, representerad av bokstaven k. Hastighetskonstanten ändras när parametrar som temperaturen ändras, men om bara koncentrationen ändras förblir hastighetskonstanten fast. För en reaktion vid konstant temperatur och tryck är hastigheten lika med hastigheten konstant gånger koncentrationen för var och en av reaktanterna till effekten av ordningen för varje reaktant.
Den allmänna formeln är följande:
Reaktionshastighet = kAxByCz..., där A, B, C... är koncentrationerna för varje reaktant och x, y, z... är ordningarna för de enskilda reaktionerna.
Den totala reaktionsordningen är x + y + z +... Till exempel, för tre första ordningens reaktioner av tre reaktanter är den totala reaktionsordningen tre. För två andra ordningens reaktioner av två reaktanter är den totala reaktionsordningen fyra.
Exempel på order av reaktion
Jodklockans reaktionshastighet är lätt att mäta eftersom lösningen i reaktionsbehållaren blir blå när reaktionen är klar. Tiden det tar att bli blå är proportionell mot reaktionshastigheten. Till exempel, om fördubbling av koncentrationen av en av reaktanterna gör att lösningen blir blå på halva tiden, har reaktionshastigheten fördubblats.
I en variant av jodklockan kan koncentrationerna av jod-, bromat- och vätereaktanterna ändras och tiderna för lösningen att bli blå kan observeras. När koncentrationen av jod och bromat fördubblas reduceras reaktionstiden till hälften i varje fall. Detta visar att hastigheterna för reaktionen fördubblas och att dessa två reaktanter deltar i första ordningens reaktioner. När vätgaskoncentrationen fördubblas minskar reaktionstiden med en faktor på fyra, vilket innebär att reaktionshastigheten fyrdubblas och vätgasreaktionen är andra ordningen. Denna version av jodklockan har därför en total reaktionsordning på fyra.
Andra reaktionsordrar inkluderar en nollordningsreaktion för vilken koncentrationsändring inte gör någon skillnad. Sönderdelningsreaktioner såsom nedbrytning av dikväveoxid är ofta nollordningsreaktioner eftersom ämnet sönderdelas oberoende av dess koncentration.
Reaktioner med andra övergripande reaktionsordningar inkluderar första, andra och tredje ordningens reaktioner. I första ordningens reaktioner sker en första ordningens reaktion för en reaktant med en eller flera reaktanter som har nollordningsreaktioner. Under en andra ordnings reaktion äger två reaktanter med första ordningens reaktioner rum, eller en reaktant med en andra ordningens reaktion kombineras med en av fler nollordningsreaktanter. På liknande sätt kan en tredje ordningens reaktion ha en kombination av reaktanter vars order uppgår till tre. I båda fallen indikerar ordningen hur mycket reaktionen kommer att påskynda eller sakta ner när koncentrationerna av reaktanterna ändras.