Equazione di velocità e ordine di reazione

Per qualsiasi reazione, la relazione tra la velocità di reazione e le concentrazioni dei reagenti può essere espressa matematicamente utilizzando una legge di velocità o l'equazione della velocità.

In una legge di velocità, 'k' è la costante di proporzionalità, o costante di velocità, e 'n' è l'ordine di reazione rispetto a un singolo reagente, il cui valore è spesso un intero. Nelle leggi di velocità per le reazioni multi-reagenti, l'ordine di reazione complessivo è la somma di tutti gli ordini dei reagenti.

Per ogni reagente, la velocità di reazione, la costante di velocità, la concentrazione e l'ordine di reazione sono tutti determinati sperimentalmente.

Gli ordini dei singoli reagenti assumono comunemente i valori 0, 1 o 2 e, in base all'ordine di reazione complessivo, le reazioni chimiche possono essere classificate come reazioni di ordine zero, di primo o di secondo ordine.

Una reazione chimica a singolo reagente, o unimolecolare, per la quale la velocità di reazione rimane costante per tutta la sua durata è una reazione di ordine zero. L'ordine dei reagenti in una reazione di ordine zero è zero e la concentrazione dei reagenti è elevata alla potenza zero.

Poiché il valore di qualsiasi numero elevato alla potenza zero è uno, la velocità di reazione di una reazione di ordine zero è uguale alla costante di velocità e, quindi, indipendente dalla concentrazione del reagente.

Una reazione chimica unimolecolare in cui la velocità di reazione è direttamente proporzionale alla concentrazione del reagente è una reazione del primo ordine. L'ordine dei reagenti per una reazione del primo ordine è uno e, secondo la legge del tasso, la concentrazione del reagente viene elevata alla prima potenza.

Poiché il valore di qualsiasi numero elevato alla potenza di uno rimane lo stesso, la velocità di reazione di una reazione del primo ordine dipende direttamente dalla concentrazione del reagente. Al diminuire della concentrazione del reagente, la velocità di reazione diminuisce proporzionalmente in modo lineare.

Una reazione chimica unimolecolare in cui la velocità di reazione dipende dal quadrato della concentrazione del reagente è una reazione del secondo ordine. Al diminuire della concentrazione del reagente, la velocità di reazione diminuisce esponenzialmente in modo quadratico.