Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- L'ordre de la réaction
- Qu'est-ce qu'une réaction d'ordre zéro?
- Constat d'ordre de réaction et de taux constant
La vitesse de réaction d'une réaction donnée est la vitesse à laquelle les composants s'engagent dans la réaction spécifique, formant un nouveau résultat (composé ou précipité, par exemple). Par contre, l'ordre de réaction est le coefficient appliqué à chaque composant dans le calcul du taux de réaction. La loi de vitesse est l'expression mathématique de la vitesse de réaction, et cela peut prendre plusieurs formes: vitesse moyenne dans le temps, vitesse instantanée à un point spécifique et vitesse de réaction initiale.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
L'ordre de réaction doit être déterminé expérimentalement en utilisant des concentrations initiales de composants et en effectuant des tests pour déterminer l'impact d'un changement de leur concentration ou de leur pression sur la production du produit résultant.
La vitesse de réaction peut rester constante ou varier dans le temps et elle peut être affectée par les concentrations de chaque composant ou par un ou deux seulement. Ces concentrations peuvent varier dans le temps au fur et à mesure que la réaction se poursuit, de sorte que le taux de réaction change et que le taux de changement lui-même change. La vitesse de réaction peut également varier en fonction d'autres facteurs plus obscurs, tels que la surface disponible pour le réactif, qui peut également évoluer dans le temps.
L'ordre de la réaction
Lorsque la vitesse de réaction varie directement avec la concentration d'un composant, on parle de réaction de premier ordre. En termes simples, la taille du feu de joie dépend de la quantité de bois que vous y mettez. Lorsque la vitesse de réaction varie avec la concentration de deux composants, il s’agit d’une réaction de second ordre. Mathématiquement, "la somme des exposants de la loi des taux est égale à deux".
Qu'est-ce qu'une réaction d'ordre zéro?
Lorsque la vitesse de réaction ne varie pas en fonction de la concentration de l'un des réactifs, sa réaction est dite à zéro ou à zéro. Dans ce cas, la vitesse de réaction d’une réaction spécifique est simplement égale à la constante de vitesse, représentée par k. Une réaction d'ordre zéro est exprimée sous la forme r = k, où r est le taux de réaction et k est le taux constant. Lorsque le graphique est en fonction du temps, la ligne indiquant la présence des réactifs descend en ligne droite et la ligne indiquant la présence du produit monte en ligne droite. La pente de la droite varie avec la réaction spécifique, mais le taux de déclinaison de A (où A est un composant) est égal au taux d'augmentation de C (où C est le produit).
Un autre terme plus spécifique est pseudo-réaction d’ordre zéro parce que ce n’est pas un modèle parfait. Lorsque la concentration d'un composant devient nulle par la réaction elle-même, la réaction cesse. Juste avant, le taux se comporte plutôt comme une réaction typique du premier ou du deuxième ordre. C’est un cas inhabituel mais pas inhabituel de cinétique, généralement provoqué par une condition artificielle ou par ailleurs atypique, telle que la prépondérance prépondérante d’un composant ou, de l’autre côté de l’équation, une rareté artificielle d’un composant différent. Pensez à un cas dans lequel une grande partie d'un composant donné est présente mais non disponible pour la réaction car elle présente une surface spécifique limitée à la réaction.
Constat d'ordre de réaction et de taux constant
La loi des taux k doit être déterminé par l'expérience. Calculer le taux de réaction est simple; ses trucs du monde réel, pas d'algèbre. Si la concentration des composants initiaux diminue de manière linéaire avec le temps ou si la concentration du produit augmente de manière linéaire avec le temps, vous obtenez une réaction d'ordre zéro. Si ce n'est pas le cas, vous devez faire des calculs.
Expérimentalement, vous déterminez k en utilisant vos concentrations ou pressions initiales de composants, et non la moyenne, car la présence du produit obtenu au fil du temps peut affecter la vitesse de réaction. Ensuite, vous relancez l'expérience en modifiant la concentration initiale de A ou de B et observez le changement éventuel de la vitesse de production résultante de C, le produit. S'il n'y a pas de changement, vous avez une réaction d'ordre zéro. Si le taux varie directement avec la concentration de A, vous avez une réaction de premier ordre. Si cela varie avec le carré de A, vous avez une réaction de second ordre, et ainsi de suite.
Il y a une bonne vidéo explicative sur YouTube.
Avec un peu de temps en laboratoire, cela deviendra évident si vous avez une loi des taux zéro, une première, une deuxième ou plus compliquée. Utilisez toujours les taux initiaux de composants pour vos calculs, et dans les deux ou trois variantes (doubler puis tripler la pression d’un composant donné, par exemple), vous verrez clairement à quoi vous avez à faire.