У хімічній кінетиці однією з важливих задач є знаходження порядку реакції. Хоч ця величина і формальна, але дозволяє найкращим чином відобразити експериментальну залежність швидкості реакції від концентрації. Як правило, для знаходження швидкості реакції використовують концентрації вихідних сполук, взятих у ступенях, відповідних їх стехіометричним коефіцієнтам. Але це справедливо лише для дуже простих реакцій. Порядком хімічної реакції за речовиною є значення ступеня n, в якій концентрація цієї сполуки входить у формулу для знаходження швидкості реакції, отриману досвідченим шляхом. А ось загальний порядок становить суму всіх порядків речовин: n = n 1 + n 2 . Значення n 1 і n 2 відповідають стехіометричним коефіцієнтам у рівнянні одностадійних реакцій. Фактично, вони можуть мати позитивні або негативні значення, бути цілими чи дробовими числами.


Наприклад, для рівняння взаємодії H 2 + ? 2 - > 2H?, якому відповідає формула для визначення швидкості v=kC H C I , порядки по речовин дорівнюють n H =1 і n I =1 загальний порядок реакції n=n H +n I =1+1=2.

Нульовий порядок

Деякі реакції мають нульовий порядок реакції. Як правило, на них не впливають концентрації вихідних сполук. Відбувається це в наступних випадках:

якщо вихідна речовина взято суттєвого надлишку;

якщо швидкість регулюється енергією активації молекул, що беруть участь в реакції, наприклад, у фотосинтезі.

В якості прикладу розглянемо реакцію взаємодії этилуксусного ефіру з водою, тобто його омилення.


СН 3 СОНС 2 ? 5 + ? 2 Про -> СН 3 СООН + З 2 ? 5 ВІН Оскільки взаємна розчинність вихідних речовин дуже мала, то основна їх маса перебуває у різних фазах. При витрачанні ефіру в хімічній реакції з ефірного шару своєчасно надходить нова його порція, тобто концентрація його в розчині не зменшується.

Реакції першого порядку

Таке взаємодія речовин можна умовно записати рівнянням: А->Ст. Прикладом може послужити розкладання диметилового ефіру: СН 3 ОСН 3 ->СН 4 +? 2 +З Для якого швидкість реакції визначається як v=kC С2Н6О . У даному випадку порядок по речовині і загальний порядок збігаються і дорівнюють одиниці. Практичне значення для реакцій першого порядку має час (?) визначення якоїсь заданої концентрації, якщо відома початкова концентрація З про , а також період напіврозпаду ? 1/2 це час, протягом якого встигає прореагувати половина вихідної речовини.

Реакції другого порядку

До таких взаємодій можна віднести реакції типу А + В -> продукти. Прикладом може послужити вже приводиться вище реакція отримання йодоводорода або лужну омилення етилацетату: СН 3 СОНС 2 H 5 + ВІН- -> СН 3 СОО- + З 2 H 5 ВІН, v=kC С4Н8О2 З ВІН - . Також (до) другий порядок мають окремі реакції розкладання типу: 2А -> продукти. В якості прикладів можна навести такі:

2NOCl -> 2NO + Cl 2 , v=kC 2 NOCl.

2О 3 -> 3O 2 , v=kC 2 О3.

2NO 2 -> 2NO + O2 v=kC 2 NO2.

Наступні реакції

Реакції третього і наступного порядків зустрічаються рідше, ніж попередні варіанти. Це пояснюється низькою ймовірністю одночасної зустрічі в просторі трьох і більше частинок. Тим не менш, прикладом таких взаємодій може послужити освіта діоксидів азоту і вуглецю з їх монооксидов:

2N?+? 2 -> 2N? 2 , v=kC 2 NO З О2.

2СО+О 2 -> 2СО 2 , v=kC 2 З З О2.

Для таких реакцій також існує своя залежність концентрацій реагентів від часу її протікання. Формули для знаходження періоду полупревращения і констант швидкостей реакцій уніфіковані за рахунок введення індексу n, рівного порядку цих реакцій.

Молекулярность реакції

Не потрібно плутати порядок реакції з її молекулярностью, яка визначається саме числом молекул, які здійснюють акт хімічного перетворення. На відміну від порядку, який визначається експериментально, молекулярность хімічної реакції має теоретичну основу. Для її визначення потрібно розуміти суть процесу, як саме молекули взаємодіють між собою, через які стадії перетворення вони проходять. Порівняльна характеристика

Порядок



Молекулярность



Формальна величина



Є фізичний зміст, показує число реагуючих молекул



Може приймати різні числові значення



Приймає тільки одне з трьох значень: 123



Застосовується до реакцій будь-якої складності і багатостадійний



Застосовується тільки до елементарних одностадийным реакцій

Існує кілька причин, по яких не збігається для однієї і тієї ж реакції порядок і молекулярность:

якщо один з реагентів взято у великому надлишку, про що вже йшлося вище;

для багатьох гетерогенних реакцій порядок може змінюватися в ході їх здійснення, особливо якщо при цьому змінюються умови їх протікання;

каталітичні реакції мають багатостадійний механізм, суть якого не завжди відображається стехіометричним рівнянням;

у складних багатостадійних реакціях на сумарне значення швидкості може вплинути тільки одна з проміжних, яка в результаті і буде визначати порядок перетворення всього.

До мономолекулярним відносять реакції розпаду молекул: I 2 -> 2I У бимолекулярных реакціях стикаються дві молекули. Причому це можуть бути молекули як різних речовин, так і одного і того ж: H 2 + ? 2 -> 2H? Тримолекулярными називають такі реакції, для здійснення яких потрібні три молекули вихідних речовин: 2N? + H 2 -> N 2 ? + H 2 Про H 2 + Про 2 -> 2H 2 Про