Reakcje chemiczne można klasyfikować na podstawie ich reakcji kinetyka, badanie szybkości reakcji.
Teoria kinetyczna stwierdza, że drobne cząstki całej materii są w ciągłym ruchu, a temperatura substancji zależy od prędkości tego ruchu. Zwiększonemu ruchowi towarzyszy wzrost temperatury.
Ogólna postać reakcji to:
aA + bB → cC + dD
Reakcje są klasyfikowane jako reakcje zerowego, pierwszego rzędu, drugiego rzędu lub mieszanego rzędu (wyższego rzędu).
Najważniejsze informacje: rozkazy reakcji w chemii
- Reakcjom chemicznym można przypisać rzędy reakcji opisujące ich kinetykę.
- Rodzaje zamówień to zero, pierwsze, drugie lub mieszane.
- Reakcja rzędu zerowego przebiega ze stałą szybkością. Szybkość reakcji pierwszego rzędu zależy od stężenia jednego z reagentów. Szybkość reakcji drugiego rzędu jest proporcjonalna do kwadratu stężenia reagenta lub iloczynu stężenia dwóch reagentów.
Reakcje zerowego rzędu
Reakcje zerowego rzędu (gdzie porządek = 0) mają stałą szybkość. Szybkość reakcji rzędu zerowego jest stała i niezależna od stężenia reagentów. Szybkość ta jest niezależna od stężenia reagentów. Prawo stawek to:
szybkość = k, przy czym k ma jednostki M / s.
Reakcje pierwszego rzędu
Reakcja pierwszego rzędu (gdzie rząd = 1) ma szybkość proporcjonalną do stężenia jednego z reagentów. Szybkość reakcji pierwszego rzędu jest proporcjonalna do stężenia jednego reagenta. Typowym przykładem reakcji pierwszego rzędu jest rozpad radioaktywny, spontaniczny proces niestabilny jądro atomowe rozpada się na mniejsze, bardziej stabilne fragmenty. Prawo stawek to:
rate = k [A] (lub B zamiast A), przy czym k ma jednostki sekundy-1
Reakcje drugiego rzędu
Reakcja drugiego rzędu (gdzie rząd = 2) ma szybkość proporcjonalną do stężenia kwadratu jednego reagenta lub iloczynu stężenia dwóch reagentów. Formuła jest następująca:
stopa = k [A]2 (lub zamień B na A lub k pomnożone przez stężenie A razy stężenie B), z jednostkami stałej szybkości M-1sec-1
Reakcje mieszane lub wyższe
Reakcje mieszanego rzędu mają ułamkowy porządek, na przykład:
stopa = k [A]1/3
Czynniki wpływające na szybkość reakcji
Kinetyka chemiczna przewiduje, że szybkość reakcji chemicznej wzrośnie o czynniki zwiększające kinetykę energia reagentów (do pewnego momentu), co prowadzi do zwiększonego prawdopodobieństwa interakcji z nimi reagentów inny. Podobnie, można oczekiwać, że czynniki, które zmniejszają prawdopodobieństwo zderzenia reagentów ze sobą, obniżą szybkość reakcji. Głównymi czynnikami wpływającymi na szybkość reakcji są:
- Stężenie reagentów: Wyższe stężenie reagentów prowadzi do większej liczby kolizji w jednostce czasu, co prowadzi do zwiększenia szybkości reakcji (z wyjątkiem reakcji zerowego rzędu).
- Temperatura: zwykle wzrostowi temperatury towarzyszy wzrost szybkości reakcji.
- Obecność katalizatory: Katalizatory (takie jak enzymy) obniżają energię aktywacji reakcji chemicznej i zwiększają szybkość reakcji chemicznej bez zużywania się w procesie.
- Stan fizyczny reagentów: Reagenty w tej samej fazie mogą wejść w kontakt poprzez działanie termiczne, ale pole powierzchni i mieszanie wpływają na reakcje między reagentami w różnych fazach.
- Ciśnienie: W przypadku reakcji z udziałem gazów podwyższenie ciśnienia zwiększa zderzenia między reagentami, zwiększając szybkość reakcji.
Podczas gdy kinetyka chemiczna może przewidzieć szybkość reakcji chemicznej, nie określa ona stopnia, w jakim zachodzi reakcja.