Verschil tussen eerste en tweede orde reacties

De belangrijk verschil tussen de eerste en tweede orde reacties is dat de snelheid van eerste orde reacties hangt af van het eerste vermogen van de reactantconcentratie in de snelheidsvergelijking terwijl de snelheid van tweede orde reacties afhangt van het tweede vermogen van de concentratieterm in de snelheidsvergelijking.

De volgorde van een reactie is de som van de krachten waarmee de concentraties van de reactanten worden verhoogd in de vergelijking van de frequentiewetgeving. Er zijn verschillende soorten reacties volgens deze definitie; nulde orde reacties (deze reacties zijn niet afhankelijk van de concentratie van reactanten), eerste orde reacties en tweede orde reacties.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat zijn First Order Reactions
3. Wat zijn reacties van de tweede orde
4. Vergelijking zij aan zij - Eerste- en tweedelijnsreacties in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat zijn First Order Reactions?

Reacties van de eerste orde zijn chemische reacties waarvan de reactiesnelheid afhangt van de molaire concentratie van een van de reactanten die bij de reactie betrokken zijn. Daarom zal, volgens de bovenstaande definitie voor de volgorde van de reactie, de som van de vermogens waarmee de reagensconcentraties worden verhoogd in de snelheidsregelvergelijking altijd 1 zijn. Er kan een enkele reactant zijn die aan deze reacties deelneemt. Dan bepaalt de concentratie van die reactant de snelheid van de reactie. Maar soms zijn er meer dan één reactanten die aan deze reacties deelnemen, dan zal een van deze reactanten de snelheid van de reactie bepalen.

Laten we een voorbeeld overwegen om dit concept te begrijpen. In de ontbindingsreactie van N₂O₅, het vormt NO₂ en O₂ gassen als producten. Omdat het maar één reactant heeft, kunnen we de reactie en de snelheidsvergelijking als volgt schrijven.

2N₂O_{5 (g)}     → 4NO_{2 (g)}    +    O_{2 (g)}

Snelheid = k [N₂O_{5 (g)}]^m

Hier is k de snelheidsconstante voor deze reactie en m is de volgorde van de reactie. Daarom is uit experimentele bepalingen de waarde van m gelijk aan 1. Dit is dus een eerste orde reactie.

Wat zijn reacties van de tweede orde?

Tweede orde reacties zijn chemische reacties waarvan de reactiesnelheid afhangt van de molaire concentratie van twee van de reactanten of het tweede vermogen van één reactant die betrokken is bij de reactie. Daarom zal, volgens de bovenstaande definitie voor de volgorde van de reactie, de som van de vermogens waarmee de concentraties van de reactanten worden verhoogd in de vergelijking van de snelheidswetgeving altijd 2 zijn. Als er twee reactanten zijn, zal de reactiesnelheid afhangen van het eerste vermogen van de concentratie van elke reactant.

Figuur 01: Een grafiek die de twee soorten reactievolgorde vergelijkt met behulp van hun reactietijd en de concentratie van de reactant.

Als we de concentratie van een reactant met 2 keer verhogen (als er twee reactanten in de snelheidsvergelijking zijn), neemt de reactiesnelheid met 4 keer toe. Laten we bijvoorbeeld de volgende reactie beschouwen.

2A → P

Hier is A een reactant en P is het product. Als dit dan een tweede orde reactie is, is de snelheidsvergelijking voor deze reactie als volgt.

Rate = k [A]²

Maar voor een reactie met twee verschillende reactanten zoals volgt;

A + B → P

Rate = k [A]¹[B]¹

Wat is het verschil tussen eerste en tweede orde reacties?

Reacties van de eerste orde zijn chemische reacties waarvan de reactiesnelheid afhangt van de molaire concentratie van een van de reactanten die bij de reactie betrokken zijn. Daarom, als we de concentratie van reactant met 2 keer verhogen, neemt de reactiesnelheid met 2 keer toe. Tweede orde reacties zijn chemische reacties waarvan de reactiesnelheid afhangt van de molaire concentratie van twee van de reactanten of het tweede vermogen van één reactant die betrokken is bij de reactie. Als we dus de concentratie van de reactant met 2 keer verhogen, neemt de reactiesnelheid met 4 maal toe. De onderstaande infographic geeft het verschil weer tussen de eerste en tweede orde reacties in een tabelvorm.

Samenvatting - Eerste- en Tweede Orde-reacties

Er zijn drie hoofdtypen van reacties volgens de volgorde van de reactie; nulde orde, eerste orde en tweede orde reacties. Het belangrijkste verschil tussen eerste en tweede orde reacties is dat de snelheid van een eerste orde reactie afhangt van het eerste vermogen van de reactantconcentratie in de snelheidsvergelijking, terwijl de snelheid van een tweede orde reactie afhangt van het tweede vermogen van de concentratieterm in de snelheidsvergelijking.

Referentie:

1. Libretexts. "Methoden voor het bepalen van de reactievolgorde." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 5 juni 2017. Beschikbaar Hier