el orden general de reacción da una indicación de cómo cambiar la concentración de los reactivos cambiará la velocidad de la reacción. para órdenes de reacción más altas, al cambiar la concentración de los reactivos se producen grandes cambios en la velocidad de reacción. para órdenes de reacción inferiores, la velocidad de reacción es menos sensible a los cambios de la concentración.
el orden de reacción se encuentra experimentalmente cambiando la concentración de reactantes y observando el cambio en la velocidad de reacción. por ejemplo, si duplicar la concentración de un reactivo duplica la velocidad de reacción, la reacción es una reacción de primer orden para ese reactivo. si la tasa aumenta en un factor de cuatro, o la duplicación de la concentración al cuadrado, la reacción es de segundo orden. Para varios reactivos que participan en una reacción, el orden general de reacción es la suma de los órdenes de los órdenes individuales de reacción.
cómo funcionan las órdenes de reacción
La velocidad de una reacción está relacionada con la concentración de un reactivo por la constante de velocidad, representada por la letra k. la constante de velocidad cambia cuando parámetros como el cambio de temperatura, pero si solo cambia la concentración, la constante de velocidad permanece fija. para una reacción a temperatura y presión constantes, la velocidad es igual a la constante de velocidad multiplicada por la concentración de cada uno de los reactivos a la potencia del orden de cada reactivo.
La fórmula general es la siguiente:
velocidad de reacción = ka x b y c z ..., donde a, b, c ... son las concentraciones de cada reactante y x, y, z ... son los órdenes de las reacciones individuales.
el orden general de reacción es x + y + z + .... por ejemplo, para tres reacciones de primer orden de tres reactivos, el orden global de reacción es tres. para dos reacciones de segundo orden de dos reactivos, el orden total de la reacción es cuatro.
ejemplos de órdenes de reacción
La velocidad de reacción del reloj de yodo es fácil de medir porque la solución en el recipiente de reacción se vuelve azul cuando se completa la reacción. el tiempo que toma volverse azul es proporcional a la velocidad de la reacción. por ejemplo, si duplicar la concentración de uno de los reactivos hace que la solución se vuelva azul en la mitad de tiempo, la velocidad de reacción se ha duplicado.
en una variación del reloj de yodo, se pueden cambiar las concentraciones de los reactivos de yodo, bromato e hidrógeno y se pueden observar los tiempos para que la solución se vuelva azul. Cuando las concentraciones de yodo y bromato se duplican, el tiempo de reacción se reduce a la mitad en cada caso. esto demuestra que las tasas de reacción se duplican y que estos dos reactivos participan en las reacciones de primer orden. cuando la concentración de hidrógeno se duplica, el tiempo de reacción disminuye en un factor de cuatro, lo que significa que la velocidad de reacción se cuadruplica y la reacción de hidrógeno es de segundo orden. esta versión del reloj de yodo, por lo tanto, tiene un orden de reacción total de cuatro.
otros órdenes de reacción incluyen una reacción de orden cero para la cual cambiar la concentración no hace ninguna diferencia. Las reacciones de descomposición, como la descomposición del óxido nitroso, a menudo son reacciones de orden cero porque la sustancia se descompone independientemente de su concentración.
Las reacciones con otros órdenes generales de reacción incluyen reacciones de primer, segundo y tercer orden. En las reacciones de primer orden, tiene lugar una reacción de primer orden para un reactivo con uno o más reactivos que tienen reacciones de orden cero. durante una reacción de segundo orden, tienen lugar dos reactivos con reacciones de primer orden, o un reactivo con una reacción de segundo orden se combina con uno o más reactivos de orden cero. de manera similar, una reacción de tercer orden puede tener una combinación de reactivos cuyas órdenes suman tres. en cada caso, el orden indica cuánto se acelerará o disminuirá la reacción cuando se cambien las concentraciones de los reactivos.