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So klassifizieren Sie chemische Reaktionsordnungen mithilfe der Kinetik

So klassifizieren Sie chemische Reaktionsordnungen mithilfe der Kinetik

Chemische Reaktionen können anhand ihrer Reaktionskinetik, der Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeiten, klassifiziert werden.

Die kinetische Theorie besagt, dass winzige Teilchen aller Materie in ständiger Bewegung sind und dass die Temperatur einer Substanz von der Geschwindigkeit dieser Bewegung abhängt. Eine erhöhte Bewegung geht mit einer erhöhten Temperatur einher.

Die allgemeine Reaktionsform ist:

aA + bB → cC + dD

Reaktionen werden in Reaktionen nullter Ordnung, erster Ordnung, zweiter Ordnung oder gemischter Ordnung (höherer Ordnung) eingeteilt.

Wichtige Erkenntnisse: Reaktionsordnungen in der Chemie

  • Chemischen Reaktionen können Reaktionsordnungen zugewiesen werden, die ihre Kinetik beschreiben.
  • Die Arten von Aufträgen sind nullter Ordnung, erster Ordnung, zweiter Ordnung oder gemischter Ordnung.
  • Eine Reaktion nullter Ordnung läuft mit konstanter Geschwindigkeit ab. Eine Reaktionsgeschwindigkeit erster Ordnung hängt von der Konzentration eines der Reaktanten ab. Eine Reaktionsgeschwindigkeit zweiter Ordnung ist proportional zum Quadrat der Konzentration eines Reaktanten oder zum Produkt der Konzentration zweier Reaktanten.

Reaktionen nullter Ordnung

Reaktionen nullter Ordnung (wobei Ordnung = 0 ist) weisen eine konstante Rate auf. Die Geschwindigkeit einer Reaktion nullter Ordnung ist konstant und unabhängig von der Konzentration der Reaktanten. Diese Geschwindigkeit ist unabhängig von der Konzentration der Reaktanten. Das Tarifgesetz lautet:

rate = k, wobei k die Einheiten M / sec hat.

Reaktionen erster Ordnung

Eine Reaktion erster Ordnung (wobei Ordnung = 1 ist) hat eine Rate, die proportional zur Konzentration eines der Reaktanten ist. Die Geschwindigkeit einer Reaktion erster Ordnung ist proportional zur Konzentration eines Reaktanten. Ein häufiges Beispiel für eine Reaktion erster Ordnung ist der radioaktive Zerfall, der spontane Vorgang, bei dem ein instabiler Atomkern in kleinere, stabilere Fragmente zerbricht. Das Tarifgesetz lautet:

rate = kA (oder B statt A), wobei k die Einheiten von sec hat-1

Reaktionen zweiter Ordnung

Eine Reaktion zweiter Ordnung (wobei Ordnung = 2 ist) hat eine Rate, die proportional zur Konzentration des Quadrats eines einzelnen Reaktanten oder zum Produkt der Konzentration zweier Reaktanten ist. Die Formel lautet:

rate = kA2 (oder A oder k durch B multipliziert mit der Konzentration von A mal der Konzentration von B ersetzen), mit den Einheiten der Geschwindigkeitskonstante M-1sek-1

Reaktionen gemischter oder höherer Ordnung

Reaktionen mit gemischter Reihenfolge haben eine gebrochene Reihenfolge für ihre Rate, wie zum Beispiel:

rate = kA1/3

Faktoren, die die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen

Die chemische Kinetik sagt voraus, dass die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch Faktoren erhöht wird, die die kinetische Energie der Reaktanten (bis zu einem Punkt) erhöhen, was zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit führt, dass die Reaktanten miteinander interagieren. In ähnlicher Weise kann erwartet werden, dass Faktoren, die die Wahrscheinlichkeit verringern, dass Reaktanten miteinander kollidieren, die Reaktionsgeschwindigkeit verringern. Die Hauptfaktoren, die die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen, sind:

  • Reaktantenkonzentration: Eine höhere Reaktantenkonzentration führt zu mehr Kollisionen pro Zeiteinheit, was zu einer erhöhten Reaktionsgeschwindigkeit führt (außer bei Reaktionen nullter Ordnung).
  • Temperatur: Üblicherweise geht ein Temperaturanstieg mit einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit einher.
  • Das Vorhandensein von Katalysatoren: Katalysatoren (wie Enzyme) senken die Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion und erhöhen die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion, ohne dabei verbraucht zu werden.
  • Der physikalische Zustand der Reaktanten: Reaktanten in derselben Phase können durch thermische Einwirkung in Kontakt kommen, aber Oberfläche und Bewegung beeinflussen die Reaktionen zwischen Reaktanten in verschiedenen Phasen.
  • Druck: Bei Reaktionen mit Gasen erhöht das Erhöhen des Drucks die Kollisionen zwischen den Reaktanten und erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit.

Während die chemische Kinetik die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion vorhersagen kann, bestimmt sie nicht das Ausmaß, in dem die Reaktion stattfindet.

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