Hoe chemische reactieorders te classificeren met behulp van kinetiek

Chemische reacties kunnen worden geclassificeerd op basis van hun reactiekinetiek, de studie van reactiesnelheden.

De kinetische theorie stelt dat kleine deeltjes van alle materie constant in beweging zijn en dat de temperatuur van een stof afhankelijk is van de snelheid van deze beweging. Verhoogde beweging gaat gepaard met verhoogde temperatuur.

De algemene reactievorm is:

aA + bB → cC + dD

Reacties zijn gecategoriseerd als nul-orde, eerste orde, tweede orde of gemengde orde (hogere orde) reacties.

Belangrijkste afhaalrestaurants: reactieorders in chemie

• Aan chemische reacties kunnen reactieorders worden toegewezen die hun kinetiek beschrijven.
• De soorten orders zijn nul-orde, eerste orde, tweede orde of gemengde orde.
• Een nul-orde reactie verloopt met een constante snelheid. Een reactiesnelheid van de eerste orde hangt af van de concentratie van een van de reactanten. Een reactiesnelheid van de tweede orde is evenredig met het kwadraat van de concentratie van een reactant of het product van de concentratie van twee reactanten.

Nul-orde reacties

Nul-orde reacties (waarbij orde = 0) hebben een constante snelheid. De snelheid van een nulde-orde reactie is constant en onafhankelijk van de concentratie van reactanten. Deze snelheid is onafhankelijk van de concentratie van de reactanten. De tariefwet is:

snelheid = k, waarbij k de eenheden van M / sec heeft.

Eerste-orde reacties

Een eerste-orde reactie (waarbij orde = 1) heeft een snelheid evenredig met de concentratie van een van de reactanten. De snelheid van een eerste-orde reactie is evenredig met de concentratie van één reactant. Een gebruikelijk voorbeeld van een reactie van de eerste orde is radioactief verval, het spontane proces waardoor een onstabiele atoomkern in kleinere, stabielere fragmenten breekt. De tariefwet is:

snelheid = k [A] (of B in plaats van A), waarbij k de eenheden van sec^-1

Tweede-orde reacties

Een tweede-orde reactie (waarbij orde = 2) heeft een snelheid evenredig met de concentratie van het kwadraat van een enkele reactant of het product van de concentratie van twee reactanten. De formule is:

snelheid = k [A]² (of vervang B door A of k vermenigvuldigd met de concentratie van A maal de concentratie van B), met de eenheden van de snelheidsconstante M^-1sec^-1

Gemengde volgorde of hogere volgorde reacties

Reacties met gemengde orders hebben een fractionele volgorde voor hun snelheid, zoals:

snelheid = k [A]^1/3

Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden

Chemische kinetiek voorspelt dat de snelheid van een chemische reactie zal worden verhoogd door factoren die de kinetische energie van de reactanten verhogen (tot op een bepaald punt), wat leidt tot een verhoogde waarschijnlijkheid dat de reactanten met elkaar zullen interageren. Evenzo kunnen factoren die de kans verminderen dat reactanten met elkaar botsen, de reactiesnelheid verlagen. De belangrijkste factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden zijn:

• De concentratie van reactanten: een hogere concentratie van reactanten leidt tot meer botsingen per tijdseenheid, wat leidt tot een verhoogde reactiesnelheid (behalve voor nul-orde reacties).
• Temperatuur: Gewoonlijk gaat een toename van de temperatuur gepaard met een toename van de reactiesnelheid.
• De aanwezigheid van katalysatoren: katalysatoren (zoals enzymen) verlagen de activeringsenergie van een chemische reactie en verhogen de snelheid van een chemische reactie zonder te worden verbruikt in het proces. 
• De fysische toestand van reactanten: Reagentia in dezelfde fase kunnen via thermische actie in contact komen, maar oppervlakte en agitatie beïnvloeden reacties tussen reactanten in verschillende fasen.
• Druk: voor reacties waarbij gassen betrokken zijn, verhoogt het verhogen van de druk de botsingen tussen reactanten, waardoor de reactiesnelheid toeneemt.

Hoewel chemische kinetiek de snelheid van een chemische reactie kan voorspellen, bepaalt het niet in welke mate de reactie optreedt.