ลำดับปฏิกิริยาโดยรวมคืออะไร?

ลำดับของปฏิกิริยาโดยรวมบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะเปลี่ยนความเร็วของปฏิกิริยาอย่างไร สำหรับลำดับปฏิกิริยาที่สูงขึ้น การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก สำหรับลำดับปฏิกิริยาที่ต่ำกว่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะไวต่อการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นน้อยกว่า

ลำดับของปฏิกิริยาพบได้ในการทดลองโดยการเปลี่ยนความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสังเกตการเปลี่ยนแปลงของอัตราการเกิดปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น ถ้าการเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นเป็นสองเท่าทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ปฏิกิริยาจะเป็นปฏิกิริยาลำดับที่หนึ่งสำหรับสารตั้งต้นนั้น ถ้าอัตราเพิ่มขึ้นเป็นสี่เท่า หรือความเข้มข้นเป็นสองเท่ากำลังสอง ปฏิกิริยาจะเป็นลำดับที่สอง สำหรับสารตั้งต้นหลายตัวที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา ลำดับของปฏิกิริยาโดยรวมคือผลรวมของลำดับของลำดับปฏิกิริยาแต่ละรายการ

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ลำดับของปฏิกิริยาโดยรวมคือผลรวมของลำดับปฏิกิริยาแต่ละลำดับของสารตั้งต้นทั้งหมดที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี ลำดับของปฏิกิริยาของสารตั้งต้นจะระบุว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนไปมากเพียงใดหากความเข้มข้นของสารตั้งต้นเปลี่ยนไป

ตัวอย่างเช่น สำหรับปฏิกิริยาลำดับที่หนึ่ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่สอดคล้องกัน สำหรับปฏิกิริยาอันดับสอง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไปตามกำลังสองของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น ลำดับของปฏิกิริยาโดยรวมคือผลรวมของคำสั่งแต่ละลำดับของปฏิกิริยาของสารตั้งต้นและจะวัดความไวของปฏิกิริยาต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นทั้งหมด ลำดับของปฏิกิริยาแต่ละรายการและลำดับของปฏิกิริยาโดยรวมจึงถูกกำหนดโดยการทดลอง

อัตราการเกิดปฏิกิริยาสัมพันธ์กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นโดยค่าคงที่อัตรา ซึ่งแสดงด้วยตัวอักษร k ค่าคงที่อัตราเปลี่ยนแปลงเมื่อพารามิเตอร์ เช่น อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง แต่ถ้าความเข้มข้นเพียงเปลี่ยน ค่าคงที่อัตราจะยังคงคงที่ สำหรับปฏิกิริยาที่อุณหภูมิและความดันคงที่ อัตราจะเท่ากับอัตราคงที่คูณด้วยความเข้มข้นของสารตั้งต้นแต่ละตัวต่อกำลังของลำดับของสารตั้งต้นแต่ละตัว

สูตรทั่วไปมีดังต่อไปนี้:

อัตราการเกิดปฏิกิริยา = kA^xบี^yค^z... โดยที่ A, B, C... คือความเข้มข้นของสารตั้งต้นแต่ละตัว และ x, y, z... เป็นคำสั่งของปฏิกิริยาของแต่ละบุคคล

ลำดับปฏิกิริยาโดยรวมคือ x + y + z +... ตัวอย่างเช่น สำหรับปฏิกิริยาอันดับหนึ่งสามตัวของสารตั้งต้นสามตัว ลำดับของปฏิกิริยาโดยรวมคือสาม สำหรับปฏิกิริยาอันดับสองสองปฏิกิริยาของสารตั้งต้นสองตัว ลำดับโดยรวมของปฏิกิริยาคือสี่

อัตราการเกิดปฏิกิริยานาฬิกาไอโอดีนนั้นวัดได้ง่ายเนื่องจากสารละลายในถังปฏิกิริยาจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินเมื่อปฏิกิริยาเสร็จสมบูรณ์ เวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินนั้นแปรผันตามอัตราการเกิดปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น หากการเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่งเป็นสองเท่าทำให้สารละลายเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินในครึ่งเวลา อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

ในรูปแบบหนึ่งของนาฬิกาไอโอดีน ความเข้มข้นของสารตั้งต้นของไอโอดีน โบรเมต และไฮโดรเจนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ และสามารถสังเกตเวลาที่สารละลายเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินได้ เมื่อความเข้มข้นของไอโอดีนและโบรเมตเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เวลาตอบสนองจะลดลงครึ่งหนึ่งในแต่ละกรณี นี่แสดงให้เห็นว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและสารตั้งต้นทั้งสองนี้มีส่วนในปฏิกิริยาลำดับที่หนึ่ง เมื่อความเข้มข้นของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เวลาในการทำปฏิกิริยาจะลดลงสี่เท่า ซึ่งหมายความว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาสี่เท่าและปฏิกิริยาไฮโดรเจนเป็นลำดับที่สอง นาฬิกาไอโอดีนรุ่นนี้จึงมีลำดับปฏิกิริยาโดยรวมเท่ากับสี่

ลำดับของปฏิกิริยาอื่นๆ ได้แก่ ปฏิกิริยาแบบไม่มีลำดับซึ่งการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นไม่ทำให้เกิดความแตกต่าง ปฏิกิริยาการสลายตัว เช่น การสลายตัวของไนตรัสออกไซด์มักเป็นปฏิกิริยาเป็นศูนย์เนื่องจากสารสลายตัวโดยไม่ขึ้นกับความเข้มข้นของสาร

ปฏิกิริยาที่มีลำดับปฏิกิริยาโดยรวมอื่น ๆ ได้แก่ ปฏิกิริยาอันดับที่หนึ่ง สอง และสาม ในปฏิกิริยาลำดับที่หนึ่ง ปฏิกิริยาลำดับที่หนึ่งสำหรับตัวทำปฏิกิริยาหนึ่งตัวเกิดขึ้นกับตัวทำปฏิกิริยาตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่มีปฏิกิริยาเป็นศูนย์ ระหว่างปฏิกิริยาอันดับสอง สารตั้งต้นสองตัวที่มีปฏิกิริยาอันดับที่หนึ่งเกิดขึ้น หรือสารตั้งต้นที่มีปฏิกิริยาอันดับสองจะรวมตัวกับสารตั้งต้นที่มีอันดับศูนย์มากกว่าหนึ่งตัว ในทำนองเดียวกัน ปฏิกิริยาลำดับที่สามสามารถมีสารตั้งต้นรวมกันซึ่งมีคำสั่งรวมกันได้ถึงสาม ในแต่ละกรณี ลำดับจะระบุว่าปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นหรือช้าลงเท่าใดเมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเปลี่ยนไป