A taxa de reação de qualquer reação é a taxa na qual os componentes se envolvem na reação específica, formando um novo resultado (composto ou precipitado, por exemplo). A ordem de reação, por outro lado, é o coeficiente aplicado a cada componente no cálculo da taxa de reação. A lei da taxa é a expressão matemática da taxa de reação, e isso pode assumir várias formas: taxa média ao longo do tempo, taxa instantânea em qualquer ponto específico e taxa inicial de reação.

TL; A ordem de reação precisa ser determinada experimentalmente usando concentrações iniciais de componentes e testes para ver como uma mudança em sua concentração ou pressão afeta a produção do produto resultante.

A taxa de reação pode permanecer estável ou variar ao longo do tempo, e pode ser afetada pelas concentrações de cada componente ou por apenas um ou dois. Essas concentrações podem variar com o tempo à medida que a reação continua, de modo que a taxa de reação está mudando e a própria taxa de mudança está mudando. A taxa de reação também pode mudar com base em outros fatores mais obscuros, como a área de superfície disponível para o reagente, que também pode mudar com o tempo.

A ordem da reação

Quando a taxa de reação varia diretamente com a concentração de um componente, diz-se ser uma reação de primeira ordem. Em termos leigos, o tamanho da fogueira depende da quantidade de madeira que você põe nela. Quando a taxa de reação varia com a concentração de dois componentes, é uma reação de segunda ordem. Matematicamente, "a soma dos expoentes na lei da taxa é igual a dois".

O que a reação de ordem zero significa?

Quando a taxa de reação não varia dependendo da concentração de qualquer um dos reagentes, diz-se que é uma reação de ordem zero ou zerótica. Nesse caso, a taxa de reação para qualquer reação específica é simplesmente igual à constante de taxa, representada por kk. Uma reação de ordem zero é expressa na forma r
= k,
onde r
é a taxa de reação e ke é a taxa constante. Quando comparada com o tempo, a linha indicando a presença dos reagentes diminui em linha reta e a linha indicando a presença do produto sobe em linha reta. A inclinação da linha varia com a reação específica, mas a taxa de declínio de A (onde A é um componente) é igual à taxa de aumento de C (onde C é o produto).

Outra mais termo específico é reação de pseudo ordem zero porque não é um modelo perfeito. Quando a concentração de um componente se torna zero através da própria reação, a reação cessa. Pouco antes desse ponto, a taxa se comporta mais como uma típica reação de primeira ou segunda ordem. É um caso incomum, mas não incomum, de cinética, geralmente causada por alguma condição artificial ou atípica, como uma preponderância esmagadora de um componente ou, do outro lado da equação, uma escassez artificial de um componente diferente. Pense em um caso em que grande parte de um determinado componente está presente, mas não disponível para reação, porque apresenta uma área de superfície limitada para a reação.

Como encontrar a ordem de reação e a constante de taxa

lei de taxa k
tem que ser determinada via experiência. Elaborar a taxa de reação é simples; é coisa do mundo real, não álgebra. Se a concentração dos componentes iniciais decresce de forma linear com o tempo ou a concentração do produto aumenta linearmente com o tempo, então você tem uma reação de ordem zero. Se isso não acontecer, você tem que fazer matemática.

Experimentalmente, você determina k usando suas concentrações iniciais ou pressões de componentes, não a média, como a presença do produto resultante como tempo continua pode afetar a taxa de reação. Em seguida, você reexecuta o experimento, altera a concentração inicial de A ou B e observa a alteração, se houver, na taxa de produção resultante de C, o produto. Se não houver mudança, você terá uma reação de ordem zero. Se a taxa varia diretamente com a concentração de A, você tem uma reação de primeira ordem. Se variar com o quadrado de A, você tem uma reação de segunda ordem, e assim por diante.

Há um bom vídeo explicativo no YouTube.

Com um pouco de tempo no laboratório, ficará óbvio se você tiver uma lei de taxa zero, primeira, segunda ou mais complicada. Sempre use taxas iniciais de componentes para seus cálculos e, em duas ou três variantes (duplicando e triplicando a pressão de um determinado componente, por exemplo), ficará claro com o que você está lidando.