Wat is een tweede-orde reactie in de chemie?

Een tweede-orde reactie is een type chemische reactie die afhankelijk is van de concentraties van één-tweede orde reactant of twee eerste-orde reactanten. Deze reactie verloopt met een snelheid evenredig aan het kwadraat van de concentratie van één reactant, of het product van de concentraties van twee reactanten. Hoe snel de reactanten worden verbruikt, wordt de reactiesnelheid genoemd.

Formuleren van algemene chemische reacties

Deze reactiesnelheid voor een algemene chemische reactie aA + bB → cC + dD kan worden uitgedrukt in termen van de concentraties van de reactanten door de vergelijking:

snelheid = k [A] x [B] yrate = k [A] x [B] yrate = k [A] x [B] y

Hier, k is een constante; [A] en [B] zijn de concentraties van de reactanten; en X en Y zijn de volgorde van de reacties bepaald door experimenten en niet te verwarren met de stoichiometrische coëfficiënten een en b.

De volgorde van een chemische reactie is de som van de waarden X en Y. Een tweede orde reactie is een reactie waarbij x + y = 2. Dit kan gebeuren als een reactant wordt verbruikt met een snelheid evenredig aan het kwadraat van de concentratie van de reactant (snelheid = k [A]²) of beide reactanten worden lineair in de tijd verbruikt (snelheid = k [A] [B]). De eenheden van de snelheidsconstante, k, van een tweede-orde reactie zijn M^-1· s^-1. Over het algemeen nemen tweede-orde reacties de vorm aan:

2 A → producten
of
A + B → producten.

Voorbeelden van tweede-orde chemische reacties

Deze lijst met tien tweede-orde chemische reacties bevat enkele reacties die niet in balans zijn. Dit komt omdat sommige reacties tussenreacties zijn van andere reacties.

H⁺ + OH^- → H₂O
Waterstofionen en hydroxyionen vormen water.

2 NO₂ → 2 NO + O₂
Stikstofdioxide ontleedt in stikstofmonoxide en een zuurstofmolecuul.

2 HI → I₂ + H₂
Waterstofjodide ontleedt in jodiumgas en waterstofgas.

O + O₃ → O₂ + O₂
Tijdens verbranding kunnen zuurstofatomen en ozon zuurstofmoleculen vormen.

O₂ + C → O + CO
Een andere verbrandingsreactie, zuurstofmoleculen reageren met koolstof om zuurstofatomen en koolmonoxide te vormen.

O₂ + CO → O + CO₂
Deze reactie volgt vaak de vorige reactie. Zuurstofmoleculen reageren met koolmonoxide en vormen koolstofdioxide en zuurstofatomen.

O + H₂O → 2 OH
Een veel voorkomend verbrandingsproduct is water. Dit kan op zijn beurt reageren met alle losse zuurstofatomen die in de vorige reacties zijn geproduceerd om hydroxiden te vormen.

2 NOBr → 2 NO + Br₂
In de gasfase ontleedt nitrosylbromide tot stikstofoxide en broomgas.

NH₄CNO → H₂NCONH₂
Ammoniumcyanaat in water isomeriseert tot ureum.

CH₃COOC₂H₅ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH
In dit geval een voorbeeld van de hydrolyse van een ester in aanwezigheid van een base, ethylacetaat in aanwezigheid van natriumhydroxide.