Comment classer les ordres de réaction chimique à l'aide de la cinétique

Les réactions chimiques peuvent être classées en fonction de leur cinétique de réaction, de l'étude des taux de réaction.

La théorie cinétique affirme que de minuscules particules de toute matière sont en mouvement constant et que la température d'une substance dépend de la vitesse de ce mouvement. Un mouvement accru s'accompagne d'une augmentation de la température.

La forme générale de réaction est:

aA + bB → cC + dD

Les réactions sont classées comme des réactions d'ordre zéro, de premier ordre, de second ordre ou d'ordre mixte (ordre supérieur).

Points clés à retenir: Ordres de réaction en chimie

• On peut attribuer aux réactions chimiques des ordres de réaction qui décrivent leur cinétique.
• Les types de commandes sont d'ordre zéro, de premier ordre, de second ordre ou d'ordre mixte.
• Une réaction d'ordre zéro se déroule à une vitesse constante. Une vitesse de réaction de premier ordre dépend de la concentration de l'un des réactifs. Une vitesse de réaction du second ordre est proportionnelle au carré de la concentration d'un réactif ou au produit de la concentration de deux réactifs.

Réactions d'ordre zéro

Les réactions d'ordre zéro (où ordre = 0) ont un taux constant. La vitesse d'une réaction d'ordre zéro est constante et indépendante de la concentration des réactifs. Ce taux est indépendant de la concentration des réactifs. La loi des taux est:

taux = k, k ayant les unités de M / sec.

Réactions de premier ordre

Une réaction de premier ordre (où ordre = 1) a une vitesse proportionnelle à la concentration de l'un des réactifs. La vitesse d'une réaction de premier ordre est proportionnelle à la concentration d'un réactif. Un exemple courant d'une réaction de premier ordre est la désintégration radioactive, le processus spontané par lequel un noyau atomique instable se brise en fragments plus petits et plus stables. La loi des taux est:

rate = k [A] (ou B au lieu de A), k ayant les unités de sec^-1

Réactions de second ordre

Une réaction de second ordre (où ordre = 2) a une vitesse proportionnelle à la concentration du carré d'un seul réactif ou au produit de la concentration de deux réactifs. La formule est:

taux = k [A]² (ou remplacez B par A ou k multiplié par la concentration de A multipliée par la concentration de B), avec les unités de la constante de vitesse M^-1seconde^-1

Réactions d'ordre mixte ou d'ordre supérieur

Les réactions d'ordre mixte ont un ordre fractionnaire pour leur taux, comme:

taux = k [A]^1/3

Facteurs affectant le taux de réaction

La cinétique chimique prédit que la vitesse d'une réaction chimique sera augmentée par des facteurs qui augmentent l'énergie cinétique des réactifs (jusqu'à un certain point), ce qui augmente la probabilité que les réactifs interagissent les uns avec les autres. De même, on peut s'attendre à ce que les facteurs qui diminuent le risque de collision des réactifs les uns avec les autres réduisent la vitesse de réaction. Les principaux facteurs qui affectent la vitesse de réaction sont:

• La concentration de réactifs: une concentration plus élevée de réactifs entraîne plus de collisions par unité de temps, ce qui entraîne une augmentation de la vitesse de réaction (sauf pour les réactions d'ordre zéro).
• Température: Habituellement, une augmentation de la température s'accompagne d'une augmentation de la vitesse de réaction.
• La présence de catalyseurs: les catalyseurs (tels que les enzymes) réduisent l'énergie d'activation d'une réaction chimique et augmentent la vitesse d'une réaction chimique sans être consommés dans le processus. 
• L'état physique des réactifs: les réactifs dans la même phase peuvent entrer en contact par action thermique, mais la surface et l'agitation affectent les réactions entre les réactifs dans différentes phases.
• Pression: pour les réactions impliquant des gaz, l'augmentation de la pression augmente les collisions entre les réactifs, augmentant la vitesse de réaction.

Bien que la cinétique chimique puisse prédire la vitesse d'une réaction chimique, elle ne détermine pas dans quelle mesure la réaction se produit.