Détermination de l'ordre de réaction

Pour une réaction chimique, la loi de vitesse exprime la relation entre la vitesse de réaction et la concentration du réactif. Les exposants des concentrations de réactif influencent individuellement la vitesse de réaction et sont dites les ordres de réaction. L'ordre de réaction est déterminé expérimentalement en utilisant la méthode des taux initiaux, où un produit chimique la réaction est répétée plusieurs fois avec différents concentrations réactives pour mesurer les vitesses de réaction initiales.

Une augmentation de la concentration de réactif, produisant une augmentation linéairement proportionnelle dans la vitesse de réaction, qui caractérise une réaction de premier ordre. Si doubler la concentration de réactif multiplie par quatre la vitesse initiale, alors une réaction de second ordre est observée. Cependant, si le changement des concentrations de réactif n'affecte pas les valeurs de taux initiales, alors une réaction d'ordre zéro est observée.

Lorsque les données obtenues des taux initiaux présentent une relation indiscernable entre le changement en concentration initiale de réactif et le taux correspondant, un rapport de lois de taux est calculé. Ici, deux valeurs de concentration quelconques du réactif et leurs vitesses de réaction correspondantes sont utilisés pour déterminer l'ordre de réaction. Mais qu'en est-il des réactions avec plusieurs réactifs?

Premièrement, en utilisant la méthode des taux initiaux, l'ordre de réaction de chaque réactif est déterminé individuellement. Ensuite, les ordres de réaction individuels sont exprimés en exposants de leur concentrations réactif respectif pour formuler la loi des taux. Enfin, la somme des exposants individuels de la loi de vitesse détermine l'ordre de réaction global.

Alors que l'ordre de réaction décrit la dépendance de la vitesse de réaction sur la concentration de réactif, une mesure directe de la vitesse de réaction relative est indiquée par la constante de vitesse. La constante de vitesse k, est le coefficient de proportionnalité reliant la vitesse de réaction au produit des concentrations des réactifs. L'unité d'une constante de vitesse dépend de l'ordre de réaction globale et peut être déterminé en réorganisant la loi des taux pour résoudre la constante de vitesse.

Pour une réaction d'ordre zéro, k a l'unité de molarité par seconde. L'unité pour une réaction de premier ordre est une sur secondes, et pour une réaction de second ordre, il est un sur molarité-secondes. Une constante de vitesse élevée indique une réaction rapide.

Inversement, une constante de taux plus petite indique une réaction lente. Une valeur de zéro signifie l'absence de toute réaction chimique.