Verschil tussen eerste orde en nul-ordekinetiek

Belangrijkste verschil - First Order vs Zero Order Kinetics

Chemische kinetiek beschrijft de snelheden van chemische reacties. Het concept van chemische kinetiek werd voor het eerst ontwikkeld door de wet van massale actie. De wet van massale actie beschrijft dat de snelheid van een chemische reactie evenredig is aan de massa van reactanten. Volgens de chemische kinetiek kunnen reacties worden ingedeeld als nulde-ordeningsreacties, eerste orde-reacties en tweede orde-reactie. De grootste verschil tussen de eerste orde en de nulde orde-kinetiek is dat de snelheid van de eerste orde kinetica hangt af van de concentratie van één reactant, terwijl de snelheid van de nulde orde-kinetiek niet afhangt van de concentratie van reactanten.

Key Areas Covered

1. Wat is First Order Kinetics
      - Definitie, eigenschappen, voorbeelden
2. Wat is de Zero Order Kinetics
      - Definitie, eigenschappen, voorbeelden
3. Wat is het verschil tussen de eerste orde en de nulvolgorde-kinetica
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: concentratie, eerste-orde-kinetiek, kinetiek, massabewakingsactie, snelheidsconstante, frequentiewet, reactiesnelheid, nul-orde-kinetiek

Wat is First Order Kinetics

Kinetiek van de eerste orde verwijst naar chemische reacties waarvan de reactiesnelheid afhangt van de molaire concentratie van één reactant. De snelheid van de reactie is evenredig met de concentratie van één reactant. Er kunnen veel andere reactanten deelnemen aan de chemische reactie, maar slechts één reactant zal de snelheid van de reactie bepalen. Daarom is bekend dat de andere reactanten in een nulde orde zijn met betrekking tot deze specifieke reactie.

Laten we bijvoorbeeld de ontleding van distikstofpentoxide (N.₂O₅). Dit is een unimoleculaire reactie. Dat betekent dat deze reactie uit slechts één reactant bestaat. De snelheid van de reactie kan worden gegeven zoals hieronder.

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

Snelheid = k [N₂O_{5 (g)}]^m

k is de snelheidsconstante en [N₂O_{5 (g)}] is de concentratie van N₂O_{5 (g)}. De letter "m" geeft de volgorde van de reactie met betrekking tot de concentratie van N₂O_{5 (g)}. De bovenstaande vergelijking staat bekend als de snelheidswet en voor de bovenstaande vergelijking is m = 1. Vervolgens kan de snelheid van de reactie worden gegeven zoals hieronder.

Snelheid = k [N₂O_{5 (g}]

De waarde van de m kan experimenteel worden verkregen. Hier zou de waarde altijd één zijn. Dat duidt de ontbinding van N aan₂O_{5 (g)} is een reactie van de eerste orde. Bovendien kan de volgorde van de reactie al dan niet gelijk zijn aan de stoichiometrische coëfficiënt van de reactanten. In het bovenstaande voorbeeld is de volgorde van de reactie 1, hoewel de stoichiometrische coëfficiënt 2 is. De snelheid van de eerste orde reactie kan in een grafiek worden weergegeven zoals hieronder.

Figuur 1: Grafiek van de eerste orde kinetiek

In het bovenstaande diagram is de grafiek met donkere punten de grafiek van reactantconcentratie versus reactietijd. Het is een gebogen grafiek die aangeeft dat de snelheid van de reactie wordt veranderd met de concentratie van de reactant. De grafiek met witgekleurde punten toont de grafiek van ln [reactantconcentratie] versus reactietijd. Het is een lineaire grafiek.

Wat is de Zero Order Kinetics

Nulordenkinetica verwijst naar chemische reacties waarvan de reactiesnelheid niet afhankelijk is van de concentratie van de reactant. Met andere woorden, de concentratie van reactanten beïnvloedt de snelheid van de reactie niet. Daarom, zolang de temperatuur constant is, zou de reactiesnelheid constant zijn in de kinetiek van de nulde orde.

Ongeacht welke reactanten aanwezig zijn en in welke mate hun concentraties zijn veranderd, de snelheid van de reactie zou hetzelfde blijven. Daarom wordt de snelheid van de reactie gegeven als,

Rate = k

Waarbij, k, de snelheidsconstante.

Een goed voorbeeld voor nulde orde reacties is ontleding van stikstofoxide in de aanwezigheid van platina als katalysator.

2N₂O_(G)    → 2N_{2 (g)}      +     O_{2 (g)}

De snelheid van deze reactie is gelijk aan de snelheidsconstante. Vandaar dat de snelheid van de reactie kan worden gegeven zoals hieronder.

Snelheid = k [N₂O_(G)]⁰

Figuur 2: De grafiek van reactantconcentratie versus reactietijd

De bovenstaande grafiek toont de variatie van de concentratie van reactanten met de reactietijd voor nulde orde kinetiek. Het is een lineaire grafiek.

Verschil tussen eerste orde en nul-ordekinetiek

Definitie

First Order Kinetics: Kinetiek van de eerste orde verwijst naar chemische reacties waarvan de reactiesnelheid afhangt van de molaire concentratie van één reactant.

Zero Order Kinetics: Nulordenkinetica verwijst naar chemische reacties waarvan de reactiesnelheid niet afhankelijk is van de concentratie van de reactant.

Grafiek van reactantconcentratie versus tijd

First Order Kinetics: De grafiek van reactantconcentratie versus tijd voor eerste-ordekinetiek is een gebogen grafiek.

Zero Order Kinetics: De grafiek van reactantenconcentratie versus tijd voor nulde orde-kinetica is een lineaire grafiek.

Reagensconcentratie

First Order Kinetics: De kinetische reacties van de eerste orde zijn afhankelijk van de concentratie van de reactant.

Zero Order Kinetics: De kinetische reacties van de nulde orde zijn niet afhankelijk van de concentratie van de reactant.

Beoordeel wet

First Order Kinetics: De snelheidswet van de eerste orde kinetische reacties omvat de snelheidsconstante vermenigvuldigd met de concentratie van de reactant.

Zero Order Kinetics: De snelheidswet van de nulde orde kinetische reacties omvat alleen de snelheidsconstante.

Conclusie

De tariefwet of de snelheidsvergelijking geeft de belangrijkste details over de chemische kinetiek van systemen. Het beschrijft de snelheid van een bepaalde reactie met betrekking tot de concentratie van de reactant en de snelheidsconstante bij een constante temperatuur. Volgens de kinetica van chemische reacties zijn er drie belangrijke soorten reacties. Het zijn null orde reacties, eerste orde, reacties en tweede orde reacties. Deze reacties verschillen van elkaar volgens de volgorde van de reactie met betrekking tot de reactanten die in een bepaald systeem aanwezig zijn.

Referenties:

1. "Eerste-orde-reacties." Chemie LibreTexts. Libretexts, 4 juli 2017. Web. Beschikbaar Hier. 14 juli 2017. 
2. "Zero-Order Reactions." Chemistry LibreTexts. Libretexts, 21 juli 2016. Web. Beschikbaar Hier. 14 juli 2017. 

Afbeelding met dank aan:

1. "Eerste bestelling" door Flanker - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia