Η βασική διαφορά μεταξύ αντιδράσεων πρώτης και δεύτερης τάξης είναι ότι ο ρυθμός των αντιδράσεων πρώτης τάξης εξαρτάται από την πρώτη ισχύ της συγκέντρωσης των αντιδρώντων στην εξίσωση ταχύτητας, ενώ ο ρυθμός των αντιδράσεων δεύτερης τάξης εξαρτάται από τη δεύτερη ισχύ της συγκέντρωσης όρος στην εξίσωση ποσοστού.
Η σειρά μιας αντίδρασης είναι το άθροισμα των δυνάμεων στις οποίες αυξάνονται οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων στην εξίσωση του νόμου ταχύτητας. Υπάρχουν διάφορες μορφές αντιδράσεων σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό. αντιδράσεις μηδενικής τάξης (αυτές οι αντιδράσεις δεν εξαρτώνται από τη συγκέντρωση των αντιδρώντων), αντιδράσεις πρώτης τάξης και αντιδράσεις δεύτερης τάξης.
Τι είναι οι αντιδράσεις πρώτης τάξης;
Οι αντιδράσεις πρώτης τάξης είναι χημικές αντιδράσεις των οποίων ο ρυθμός αντίδρασης εξαρτάται από τη μοριακή συγκέντρωση ενός από τα αντιδρώντα που συμμετέχουν στην αντίδραση. Επομένως, σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό για τη σειρά αντίδρασης, το άθροισμα των δυνάμεων στις οποίες αυξάνονται οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων στην εξίσωση του νόμου ταχύτητας θα είναι πάντα 1. Μπορεί να υπάρχει είτε ένα μεμονωμένο αντιδραστήριο που συμμετέχει σε αυτές τις αντιδράσεις. Τότε η συγκέντρωση αυτού του αντιδρώντος καθορίζει τον ρυθμό της αντίδρασης. Αλλά μερικές φορές, υπάρχουν περισσότερα από ένα αντιδρώντα που συμμετέχουν σε αυτές τις αντιδράσεις, τότε ένα από αυτά τα αντιδρώντα θα καθορίσει τον ρυθμό της αντίδρασης.
Ας εξετάσουμε ένα παράδειγμα για να κατανοήσουμε αυτήν την έννοια. Στην αντίδραση αποσύνθεσης του N2O5, σχηματίζει NO2 και O 2 αέρια ως προϊόντα. Εφόσον έχει μόνο ένα αντιδρών, μπορούμε να γράψουμε την αντίδραση και την εξίσωση ταχύτητας ως εξής.
2N2O5(g) → 4NO2(g) + O 2(g)
Rate=k[N2O5(g)]m
Εδώ k είναι η σταθερά ταχύτητας για αυτήν την αντίδραση και m είναι η τάξη της αντίδρασης. Επομένως, από πειραματικούς προσδιορισμούς, η τιμή του m είναι 1. Επομένως, αυτή είναι μια αντίδραση πρώτης τάξης.
Τι είναι οι αντιδράσεις δεύτερης τάξης;
Αντιδράσεις δεύτερης τάξης είναι χημικές αντιδράσεις των οποίων ο ρυθμός αντίδρασης εξαρτάται από τη μοριακή συγκέντρωση δύο από τα αντιδρώντα ή τη δεύτερη ισχύ ενός αντιδρώντος που συμμετέχει στην αντίδραση. Επομένως, σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό για τη σειρά αντίδρασης, το άθροισμα των δυνάμεων στις οποίες αυξάνονται οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων στην εξίσωση του νόμου ταχύτητας θα είναι πάντα 2. Εάν υπάρχουν δύο αντιδρώντα, ο ρυθμός αντίδρασης θα εξαρτηθεί από την πρώτη ισχύ της συγκέντρωσης κάθε αντιδρώντος.
Εικόνα 01: Ένα γράφημα που συγκρίνει τους δύο τύπους σειράς αντίδρασης χρησιμοποιώντας τον χρόνο αντίδρασης και τη συγκέντρωση του αντιδρώντος.
Αν αυξήσουμε τη συγκέντρωση ενός αντιδρώντος κατά 2 φορές (αν υπάρχουν δύο αντιδρώντα στην εξίσωση ταχύτητας), τότε ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται κατά 4 φορές. Για παράδειγμα, ας εξετάσουμε την ακόλουθη αντίδραση.
2A → P
Εδώ το A είναι ένα αντιδρών και το P είναι το προϊόν. Τότε, εάν αυτή είναι μια αντίδραση δεύτερης τάξης, η εξίσωση του ρυθμού για αυτήν την αντίδραση είναι η εξής.
Rate=k[A]2
Αλλά για μια αντίδραση με δύο διαφορετικά αντιδρώντα όπως τα ακόλουθα:
A + B → P
Rate=k[A]1[B]1
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των αντιδράσεων πρώτης και δεύτερης τάξης;
Οι αντιδράσεις πρώτης τάξης είναι χημικές αντιδράσεις των οποίων ο ρυθμός αντίδρασης εξαρτάται από τη μοριακή συγκέντρωση ενός από τα αντιδρώντα που συμμετέχουν στην αντίδραση. Επομένως, αν αυξήσουμε τη συγκέντρωση του αντιδρώντος κατά 2 φορές, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται κατά 2 φορές. Οι αντιδράσεις δεύτερης τάξης είναι χημικές αντιδράσεις των οποίων ο ρυθμός αντίδρασης εξαρτάται από τη μοριακή συγκέντρωση δύο από τα αντιδρώντα ή τη δεύτερη ισχύ ενός αντιδρώντος που συμμετέχει στην αντίδραση. Επομένως, αν αυξήσουμε τη συγκέντρωση του αντιδρώντος κατά 2 φορές, ο ρυθμός της αντίδρασης αυξάνεται κατά 4 φορές. Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τη διαφορά μεταξύ αντιδράσεων πρώτης και δεύτερης τάξης σε μορφή πίνακα.
Σύνοψη – Αντιδράσεις πρώτης έναντι δεύτερης τάξης
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι αντιδράσεων ανάλογα με τη σειρά της αντίδρασης. αντιδράσεις μηδενικής τάξης, πρώτης και δεύτερης τάξης. Η βασική διαφορά μεταξύ αντιδράσεων πρώτης και δεύτερης τάξης είναι ότι ο ρυθμός μιας αντίδρασης πρώτης τάξης εξαρτάται από την πρώτη ισχύ της συγκέντρωσης των αντιδραστηρίων στην εξίσωση ταχύτητας, ενώ ο ρυθμός μιας αντίδρασης δεύτερης τάξης εξαρτάται από τη δεύτερη ισχύ του όρου συγκέντρωσης στην εξίσωση ποσοστού.
