Differenza tra le reazioni del primo e del secondo ordine

Il differenza fondamentale tra le reazioni del primo e del secondo ordine è quello la velocità delle reazioni del primo ordine dipende dalla prima potenza della concentrazione del reagente nell'equazione della velocità, mentre la velocità delle reazioni del secondo ordine dipende dalla seconda potenza del termine di concentrazione nell'equazione della velocità.

L'ordine di una reazione è la somma delle potenze a cui le concentrazioni dei reagenti sono aumentate nell'equazione della legge della velocità. Esistono varie forme di reazioni secondo questa definizione; reazioni di ordine zero (queste reazioni non dipendono dalla concentrazione di reagenti), reazioni di primo ordine e reazioni del secondo ordine.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Quali sono le reazioni del primo ordine
3. Cosa sono le reazioni del secondo ordine
4. Confronto affiancato - Reazioni del primo e secondo ordine in forma tabulare
5. Sommario

Quali sono le reazioni del primo ordine?

Le reazioni del primo ordine sono reazioni chimiche di cui la velocità di reazione dipende dalla concentrazione molare di uno dei reagenti coinvolti nella reazione. Pertanto, secondo la definizione di cui sopra per l'ordine di reazione, la somma delle potenze a cui le concentrazioni dei reagenti sono aumentate nell'equazione della legge della velocità sarà sempre 1. Ci può essere un singolo reagente che prende parte a queste reazioni. Quindi la concentrazione di quel reagente determina la velocità della reazione. Ma a volte, ci sono più reagenti che prendono parte a queste reazioni, quindi uno di questi reagenti determinerà il tasso di reazione.

Prendiamo in considerazione un esempio per comprendere questo concetto. Nella reazione di decomposizione di N₂O₅, forma NO₂ e O₂ gas come prodotti. Poiché ha un solo reagente, possiamo scrivere la reazione e l'equazione della velocità come segue.

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

Tasso = k [N₂O_{5 (g)}]^m

Qui k è la costante di velocità per questa reazione e m è l'ordine della reazione. Pertanto, dalle determinazioni sperimentali, il valore di m è 1. Quindi, questa è una reazione di primo ordine.

Cosa sono le reazioni del secondo ordine?

Le reazioni del secondo ordine sono reazioni chimiche di cui la velocità di reazione dipende dalla concentrazione molare di due dei reagenti o dalla seconda potenza di un reagente coinvolto nella reazione. Pertanto, secondo la definizione di cui sopra per l'ordine di reazione, la somma delle potenze a cui le concentrazioni dei reagenti sono aumentate nell'equazione della legge della velocità sarà sempre 2. Se ci sono due reagenti, la velocità di reazione dipenderà dalla prima potenza della concentrazione di ciascun reagente.

Figura 01: un grafico che confronta i due tipi di ordine di reazione usando il loro tempo di reazione e la concentrazione del reagente.

Se aumentiamo la concentrazione di un reagente di 2 volte (se ci sono due reagenti nell'equazione della velocità), allora la velocità di reazione aumenta di 4 volte. Ad esempio, consideriamo la seguente reazione.

2A → P

Qui A è un reagente e P è il prodotto. Quindi se questa è una reazione di secondo ordine, l'equazione della velocità per questa reazione è la seguente.

Rate = k [A]²

Ma per una reazione con due diversi reagenti come segue;

A + B → P

Rate = k [A]¹[B]¹

Qual è la differenza tra le reazioni del primo e del secondo ordine?

Le reazioni del primo ordine sono reazioni chimiche di cui la velocità di reazione dipende dalla concentrazione molare di uno dei reagenti coinvolti nella reazione. Pertanto, se aumentiamo la concentrazione di reagente di 2 volte, la velocità di reazione aumenta di 2 volte. Le reazioni del secondo ordine sono reazioni chimiche di cui la velocità di reazione dipende dalla concentrazione molare di due dei reagenti o dalla seconda potenza di un reagente coinvolto nella reazione. Quindi, se aumentiamo la concentrazione di reagente di 2 volte, la velocità di reazione aumenta di 4 volte. L'infografica qui sotto presenta la differenza tra le reazioni del primo e del secondo ordine in una forma tabulare.

Riassunto - Reazioni First vs Second Order

Esistono tre tipi principali di reazioni in base all'ordine della reazione; reazioni di ordine zero, di primo ordine e di secondo ordine. La differenza chiave tra le reazioni del primo e del secondo ordine è che la velocità di una reazione del primo ordine dipende dalla prima potenza della concentrazione del reagente nell'equazione della velocità mentre la velocità di una reazione del secondo ordine dipende dalla seconda potenza del termine di concentrazione nel equazione dei tassi.

Riferimento:

1. Libretexts. "Metodi di determinazione dell'ordine di reazione". Chemistry LibreTexts, Libretexts, 5 giugno 2017. Disponibile qui