Forskjellen mellom første ordre og nullordningskinetikk

Hovedforskjell - Første ordre vs nullordningskinetikk

Kjemisk kinetikk beskriver mengden av kjemiske reaksjoner. Begrepet kjemisk kinetikk ble først utviklet av loven om massehandling. Loven om massehandling beskriver at hastigheten til en kjemisk reaksjon er proporsjonal med massen av reaktanter. I henhold til kjemisk kinetikk kan reaksjoner kategoriseres som nullordrereaksjoner, første ordrereaksjoner og andreordreaksjon. De hovedforskjell mellom første ordre og null rekkefølge kinetikk er det frekvensen av førstegangskinetikk avhenger av konsentrasjonen av en reaktant mens hastigheten på nullordningskinetikk ikke er avhengig av konsentrasjonen av reaktanter.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er First Order Kinetics
      - Definisjon, Egenskaper, Eksempler
2. Hva er nullordre kinetikk
      - Definisjon, Egenskaper, Eksempler
3. Hva er forskjellen mellom første ordre og nullordre kinetikk
      - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelbegreper: Konsentrasjon, Første ordens kinetikk, Kinetikk, Masselovsaksjon, Raskonstant, Rate Law, Reaksjonshastighet, nullordningskinetikk

Hva er First Order Kinetics

Første ordens kinetikk refererer til kjemiske reaksjoner hvor reaksjonshastigheten avhenger av den molare konsentrasjonen av en reaktant. Reaksjonshastigheten er proporsjonal med konsentrasjonen av en reaktant. Det kan være mange andre reaktanter som deltar i kjemisk reaksjon, men bare en reaktant vil bestemme reaksjonshastigheten. Derfor er de andre reaktantene kjent for å være i null rekkefølge med hensyn til denne spesielle reaksjon.

For eksempel, la oss vurdere dekomponeringen av dinitrogenpentoksid (N₂O₅). Dette er en unimolekylær reaksjon. Det betyr at denne reaksjonen består av bare en reaktant. Reaksjonshastigheten kan gis som nedenfor.

2N₂O_{5 (g)}     → 4NO_{2 (g)}    +    O_{2 (g)}

Rate = k [N₂O_{5 (g)}]^m

k er hastighetskonstanten og [N₂O_{5 (g)}] er konsentrasjonen av N₂O_{5 (g)}. Bokstaven "m" gir rekkefølgen av reaksjonen om konsentrasjonen av N₂O_{5 (g)}. Ovennevnte ligning er kjent som hastighetsloven og for ligningen ovenfor, m = 1. Så kan reaksjonshastigheten gis som nedenfor.

Rate = k [N₂O_{5 (g}]

Verdien av m kan oppnås eksperimentelt. Her vil verdien alltid være en. Det indikerer nedbrytingen av N₂O_{5 (g)} er en første ordre reaksjon. I tillegg kan rekkefølgen av reaksjonen eller ikke være lik den støkiometriske koeffisienten av reaktantene. I eksemplet ovenfor er rekkefølgen av reaksjonen 1, selv om den støkiometriske koeffisienten er 2. Frekvensen av førsteordensreaksjonen kan vises i en graf som under.

Figur 1: Grafikk av første ordens kinetikk

I diagrammet ovenfor er grafen med mørke punkter grafen av reaktantkonsentrasjonen vs. reaksjonstid. Det er en buet graf som indikerer at reaksjonshastigheten endres med konsentrasjon av reaktanten. Grafen med hvite fargepunkter viser grafen for ln [reaktantkonsentrasjon] vs. reaksjonstid. Det er en lineær graf.

Hva er nullordre kinetikk

Null rekkefølge kinetikk refererer til kjemiske reaksjoner, hvis reaksjonshastighet ikke er avhengig av reaktantkonsentrasjonen. Med andre ord påvirker konsentrasjonen av reaktanter ikke reaksjonshastigheten. Derfor, så lenge temperaturen er konstant, vil reaksjonshastigheten være konstant i null rekkefølge kinetikk.

Uansett hvilke reaktanter som er til stede og i hvilken grad deres konsentrasjoner er endret, vil reaksjonshastigheten forbli den samme. Derfor er reaksjonshastigheten gitt som,

Rate = k

Hvor, k er frekvensen konstant.

Et godt eksempel på null rekkefølge reaksjoner er nedbrytning av nitrogenoksid i nærvær av platina som katalysator.

2N₂O_(G)    → 2N_{2 (g)}      +     O_{2 (g)}

Hastigheten av denne reaksjonen er lik hastighetskonstanten. Derfor kan reaksjonshastigheten gis som nedenfor.

Rate = k [N₂O_(G)]⁰

Figur 2: Grafen av reaktantkonsentrasjon vs. reaksjonstid

Ovennevnte graf viser variasjonen av konsentrasjonen av reaktanter med reaksjonstiden for null rekkefølge kinetikk. Det er en lineær graf.

Forskjellen mellom første ordre og nullordningskinetikk

Definisjon

Første ordens kinetikk: Første ordens kinetikk refererer til kjemiske reaksjoner hvor reaksjonshastigheten avhenger av den molare konsentrasjonen av en reaktant.

Null rekkefølge kinetikk: Null rekkefølge kinetikk refererer til kjemiske reaksjoner, hvis reaksjonshastighet ikke er avhengig av reaktantkonsentrasjonen.

Graf for reaktantkoncentrasjon vs tid

Første ordens kinetikk: Grafen av reaktantkonsentrasjon vs. tid for førsteordens kinetikk er en kurvet graf.

Null rekkefølge kinetikk: Grafen av reaktantkonsentrasjon vs. tid for nullordningskinetikk er en lineær graf.

Reaktant Konsentrasjon

Første ordens kinetikk: De første ordinære kinetiske reaksjonene er avhengig av reaktantkonsentrasjonen.

Null rekkefølge kinetikk: Null-ordinere kinetiske reaksjoner er ikke avhengig av reaktantkonsentrasjonen.

Rate Law

Første ordens kinetikk: Hastighetsloven for de første ordens kinetiske reaksjoner inkluderer hastighetskonstanten multiplisert med reaktantkonsentrasjonen.

Null rekkefølge kinetikk: Hastighetsloven for nullordre kinetiske reaksjoner inkluderer bare hastighetskonstanten.

Konklusjon

Frekvensloven eller hastighetsligningen gir de viktigste detaljene om systemets kjemiske kinetikk. Den beskriver hastigheten av en bestemt reaksjon vedrørende reaktantkonsentrasjonen og hastighetskonstanten ved en konstant temperatur. Ifølge kinetikken av kjemiske reaksjoner er det tre hovedtyper av reaksjoner. De er null rekkefølge reaksjoner, første ordre, reaksjoner og andre ordre reaksjoner. Disse reaksjonene avviker fra hverandre i henhold til reaksjonsorden med hensyn til reaktantene tilstede i et spesielt system.

referanser:

1. "First-Order Reactions." Kjemisk LibreTexts. Libretexts, 4. juli 2017. Web. Tilgjengelig her. 14. juli 2017. 
2. "Zero-Order Reactions." Kjemisk LibreTexts. Libretexts, 21. juli 2016. Web. Tilgjengelig her. 14. juli 2017. 

Bilde Courtesy:

1. "First Order" By Flanker - Eget arbeid (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia