Порядок реакции
Порядок реакции — это показатель степени, с которым концентрация вещества входит в кинетическое уравнение. Он показывает, как изменение концентрации влияет на скорость реакции.
Формула и смысл
Для реакции с реагентами \(A\) и \(B\) кинетическое уравнение может иметь вид:
Здесь \(v\) — скорость реакции, \(k\) — константа скорости, \(c(A)\) и \(c(B)\) — концентрации реагентов, \(m\) и \(n\) — частные порядки реакции по \(A\) и \(B\). Суммарный порядок равен \(m+n\). Порядок определяют экспериментально; он не обязан совпадать со стехиометрическим коэффициентом в уравнении реакции.
Пусть \(v=k\cdot c(A)^2\cdot c(B)\). Реакция имеет второй порядок по \(A\), первый порядок по \(B\), а её суммарный порядок равен \(2+1=3\). Если концентрацию \(A\) увеличить в 2 раза, скорость возрастёт в \(2^2=4\) раза. Если одновременно увеличить концентрацию \(B\) в 2 раза, скорость возрастёт в \(4\cdot2=8\) раз.
Порядок реакции не равен коэффициенту вещества в уравнении реакции. Например, для реакции \(2A+B\rightarrow C\) нельзя без эксперимента утверждать, что \(v=k\cdot c(A)^2\cdot c(B)\). Такое равенство непосредственно следует из коэффициентов только для элементарной стадии, а не для любой суммарной реакции.
Нулевой порядок по веществу означает, что его концентрация в кинетическом уравнении отсутствует: изменение этой концентрации не меняет скорость в рассматриваемом диапазоне условий. Отрицательные и дробные порядки также возможны, если это показывает эксперимент.
Как изменится скорость при увеличении концентрации \(A\) в 3 раза, если \(v=k\cdot c(A)^2\)?
Порядок реакции связан со скоростью, а не с положением химического равновесия. Для объяснения зависимости скорости от температуры используют уравнение Аррениуса, а причины столкновений частиц рассматривает теория столкновений.
Главное
- Порядок по веществу — показатель степени его концентрации в кинетическом уравнении.
- Суммарный порядок равен сумме частных порядков.
- Порядок определяют экспериментально; коэффициенты уравнения реакции обычно нельзя просто использовать как показатели степеней.