Volgorde van reactie bepalen

Voor een chemische reactie drukt de snelheidswet de relatie uit tussen de reactiesnelheid en de reactantconcentratie. De exponenten van de reactantconcentraties beïnvloeden de reactiesnelheid individueel en worden reactieorden genoemd. De reactieorde wordt experimenteel bepaald door de methode van beginsnelheden toe te passen, waarbij een chemische reactie meerdere keren wordt herhaald met verschillende reactantconcentraties om de aanvankelijke reactiesnelheden te meten.

Een toename van de reactantconcentratie, waardoor een lineair evenredige toename van de reactiesnelheid ontstaat, kenmerkt een eerste orde reactie. Als een verdubbeling van de reactantconcentratie de beginsnelheid verviervoudigt, wordt een reactie van de tweede orde waargenomen. Als de verandering van reactantconcentraties echter geen invloed heeft op de aanvankelijke snelheidswaarden, wordt een nulde-orde reactie waargenomen.

Wanneer de verkregen gegevens van beginsnelheden een onwaarneembare relatie vertonen tussen de verandering in de initiële reactantconcentratie en de overeenkomstige snelheid, wordt een verhouding van snelheidswetten berekend. Hier worden twee willekeurige concentratiewaarden van de reactant en hun overeenkomstige reactiesnelheden gebruikt om de reactie-orde te bepalen. Maar hoe zit het met reacties met meerdere reactanten?

Ten eerste wordt met behulp van de methode van beginsnelheden de reactieorde van elke reactant afzonderlijk bepaald. Vervolgens worden de individuele reactie-orden uitgedrukt als exponenten van hun respectievelijke reactantconcentraties om de snelheidswet te formuleren. Ten slotte bepaalt de optelling van individuele exponenten uit de snelheidswet de algehele reactieorde.

Terwijl de reactieorde de afhankelijkheid van de reactiesnelheid van de reactantconcentratie weergeeft, wordt een directe maat voor de relatieve reactiesnelheid aangegeven door de snelheidsconstante. De snelheidsconstante k is de evenredigheidscoëfficiënt die de reactiesnelheid relateert aan het product van reactantconcentraties. De eenheid van een snelheidsconstante hangt af van de algehele reactie-orde en kan worden bepaald door de snelheidswet te herschikken om de snelheidsconstante op te lossen.

Voor een nulde-orde-reactie heeft k de eenheid molariteit per seconde. De eenheid voor een eerste-orde-reactie is één gedeeld door seconden, en voor een tweede-orde-reactie is één gedeeld door molariteit-seconden. Een grote snelheidsconstante duidt op een snelle reactie.

Omgekeerd duidt een kleinere snelheidsconstante op een langzame reactie. Een waarde van nul betekent dat er geen chemische reactie is.