Redoslijed reakcije: koncept, vrste

U kemijskoj kinetici, jedan od važnih zadataka je pronaći redoslijed reakcije. Iako je ova vrijednost također formalna, omogućuje najbolji način da odražava eksperimentalnu ovisnost brzine reakcije na koncentraciju. U pravilu, za pronalaženje brzine reakcije, koriste se koncentracije početnih spojeva u stupnjevima koji odgovaraju njihovim stehiometrijskim koeficijentima. Ali to je točno samo zbog vrlo jednostavnih reakcija.

Redoslijed kemijske reakcije na supstancu je vrijednost stupnja n, u kojem koncentracija ovog spoja ulazi u formulu za pronalaženje dobivene reakcijske brzine eksperimentalno. Ali opći red je zbroj svih naloga za tvari: n = n₁ + n₂. Vrijednosti n₁ i n₂ odgovara stehiometrijskim koeficijentima u jednadžbama jednolančane reakcije. U stvari, oni mogu imati pozitivne ili negativne vrijednosti, biti cijeli brojevi ili frakcijski brojevi.

Na primjer, za jednadžbu interakcije H₂+ Iota-₂ -> 2HIota-, što odgovara formuli za određivanje brzine v = kC_HC_ja, narudžbe za tvari su n_H= 1 i n_ja= 1, opći red reakcije je n = n_H+n_ja= 1 + 1 = 2.

Zerothov red

Neke reakcije imaju nula redoslijed reakcije. U pravilu, ne utječu koncentracije polaznih spojeva. To se događa u sljedećim slučajevima:

• ako se bilo koji polazni materijal uzme u znatnom suvišku;
• ako je brzina regulirana aktivacijskom energijom molekula koje sudjeluju u reakciji, na primjer, u fotosintezi.

Kao primjer, uzeti u obzir reakciju etil acetata s vodom, tj. njegov saponifikacija.

SEta-₃SEA₂Eta-₅ + Eta-₂О-> СEta-₃COOta- + C₂Eta-₅OΗ

Budući da je međusobna topljivost početnih tvari iznimno mala, njihova je glavna masa u različitim fazama. Kada se eter potroši u kemijskoj reakciji, njen novi dio dolazi pravilno iz eterskog sloja, tj. Njegova koncentracija u otopini se ne smanjuje.

Reakcije prvog reda

Takva interakcija tvari može se uvjetno zapisati pomoću jednadžbe: A -> B. Primjer je dekompozicija dimetil etera:

SEta-₃OSEta-₃-> CEa-₄+Eta-₂+CO

Za koji je brzina reakcije definirana kao v = kC_S2N6O. U ovom slučaju, redoslijed tvari i ukupnog red je isti i jednaki su jednoj.

Praktična vrijednost za reakcije prvog reda ima vremena (tau-) određivanja određene koncentracije C, ako je početna koncentracija C_oko, kao i poluživot tau-_1/2, ovo je vrijeme u kojem polovica polaznog materijala ima vremena reagirati.

Reakcije drugog reda

Takve reakcije uključuju reakcije poput A + B -> proizvoda. Primjer je gore spomenuta reakcija za proizvodnju vodikovog jodida ili alkalnu saponifikaciju etil acetata:

SEta-₃SEA₂H₅ + Ota-- -> CH₃СОО- + С₂H₅Ota-, v = kC_S4N8O2C_OH.

Također (k) druga narudžba je odvojena reakcije razgradnje tip: 2A -> proizvodi. Primjeri uključuju sljedeće:

• 2NOCl-> 2NO + Cl₂, v = kC²_NOCl.
• 2O_{3 ->} 3O₂, v = kC²_O3.
• 2NO₂ -> 2NO + 02, v = kC²_NO2.

Naknadne reakcije

Reakcije treće i kasnije naloge su manje česte od prethodnih verzija. To je zbog niske vjerojatnosti istodobne pojave u prostoru od tri ili više čestica. Ipak, primjer takvih interakcija može biti stvaranje dušikovog dioksida i ugljika iz njihovih monooksida:

• 2NOmicron- + Omicron-₂→ 2NOmicron-₂, v = kC²_NEC_O2.
• 2CO + O₂→ 2СО₂, v = kC²_COC_O2.

Za takve reakcije, također postoji ovisnost koncentracije reagensa na vrijeme njenog tijeka. Formule za pronalaženje poluvrijeme transformacije i konstante brzine reakcija ujedinjuju se uvođenjem indeksa n koji je jednak redoslijedu tih istih reakcija.

Molekularnost reakcije

Nije potrebno zbuniti redoslijed reakcije s njegovom molekularnošću, što se određuje upravo brojem molekula koje obavljaju akt kemijske transformacije. Za razliku od redoslijeda, koji je eksperimentalno određen, molekularna priroda kemijske reakcije ima teoretsku osnovu. Da biste je odredili, morate razumjeti bit procesa, točno kako molekule djeluju međusobno, kroz koje stupnjeve transformacije prolaze.

Postoji nekoliko razloga zbog kojih se red i molekularnost ne podudaraju za istu reakciju:

• ako se jedan od reagensa uzme u velikom suvišku, kao što je gore spomenuto;
• za mnoge heterogene reakcije, red može se mijenjati tijekom njihove implementacije, pogotovo ako se mijenjaju uvjeti za njihov prolaz;
• katalitičke reakcije imaju višefazni mehanizam, čija se suština ne odražava uvijek stehiometrijskom jednadžbom;
• u složenim multistage reakcijama na ukupnu vrijednost brzine, samo jedna od srednjih vrijednosti može utjecati, što će kao rezultat odrediti redoslijed cjelokupne transformacije.

Monomolekularne reakcije uključuju dekompoziju molekula:

ja₂ -> 2I

U bimolekularnim reakcijama dvije se molekule sudaraju. I to mogu biti molekule različitih tvari, a isto:

H₂+ Iota-₂ -> 2H

Trimolekularno se odnosi na takve reakcije, za provedbu kojih su potrebne tri molekule inicijalnih tvari:

2NOmicron- + H₂ -> N₂Omicron- + H₂oh

H₂ + oh₂ -> 2H₂oh