Unterschied zwischen den Reaktionen erster und zweiter Ordnung

Das Hauptunterschied zwischen Reaktionen erster und zweiter Ordnung ist das Die Geschwindigkeit der Reaktionen erster Ordnung hängt von der ersten Potenz der Reaktantenkonzentration in der Geschwindigkeitsgleichung ab, während die Geschwindigkeit der Reaktionen zweiter Ordnung von der zweiten Potenz des Konzentrationsterms in der Geschwindigkeitsgleichung abhängt.

Die Reihenfolge einer Reaktion ist die Summe der Potenzen, auf die die Reaktantenkonzentration in der Geschwindigkeitsgesetzgleichung angehoben wird. Entsprechend dieser Definition gibt es verschiedene Reaktionsformen. Reaktionen nullter Ordnung (diese Reaktionen hängen nicht von der Konzentration der Reaktanten ab), Reaktionen erster Ordnung und Reaktionen zweiter Ordnung.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was sind Reaktionen erster Ordnung?
3. Was sind Reaktionen zweiter Ordnung?
4. Side-by-Side-Vergleich - Reaktionen erster und zweiter Ordnung in tabellarischer Form
5. Zusammenfassung

Was sind Reaktionen erster Ordnung??

Reaktionen erster Ordnung sind chemische Reaktionen, deren Reaktionsgeschwindigkeit von der molaren Konzentration eines der an der Reaktion beteiligten Reaktanten abhängt. Entsprechend der obigen Definition für die Reaktionsreihenfolge wird daher die Summe der Potenzen, auf die die Reaktantenkonzentration in der Geschwindigkeitsgesetzgleichung erhöht wird, immer 1 sein. Es kann entweder ein einzelner Reaktant sein, der an diesen Reaktionen teilnimmt. Dann bestimmt die Konzentration dieses Reaktanten die Reaktionsgeschwindigkeit. Manchmal gibt es jedoch mehr als einen Reaktionspartner, der an diesen Reaktionen beteiligt ist. Dann bestimmt einer dieser Reaktionspartner die Reaktionsgeschwindigkeit.

Betrachten wir ein Beispiel, um dieses Konzept zu verstehen. In der Zersetzungsreaktion von N₂O₅, es bildet NEIN₂ und O₂ Gase als Produkte. Da es nur einen Reaktanten hat, können wir die Reaktion und die Geschwindigkeitsgleichung wie folgt schreiben.

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

Rate = k [N₂O_{5 (g)}]^m

Hier ist k die Geschwindigkeitskonstante für diese Reaktion und m ist die Reihenfolge der Reaktion. Nach experimentellen Bestimmungen ist der Wert von m daher 1. Dies ist eine Reaktion erster Ordnung.

Was sind Reaktionen zweiter Ordnung??

Reaktionen zweiter Ordnung sind chemische Reaktionen, deren Reaktionsgeschwindigkeit von der molaren Konzentration von zwei der Reaktanten oder der zweiten Potenz eines Reaktanten abhängt, der an der Reaktion beteiligt ist. Gemäß der obigen Definition für die Reaktionsreihenfolge wird daher die Summe der Potenzen, auf die die Reaktantenkonzentrationen in der Geschwindigkeitsgesetzgleichung erhöht werden, immer 2 sein. Wenn zwei Reaktanten vorhanden sind, hängt die Reaktionsgeschwindigkeit von der ersten Potenz ab der Konzentration jedes Reaktanten.

Abbildung 01: Ein Diagramm, das die beiden Reaktionsarten anhand ihrer Reaktionszeit und der Konzentration der Reaktanten vergleicht.

Wenn wir die Konzentration eines Reaktanten um das 2-fache erhöhen (wenn sich zwei Reaktanten in der Geschwindigkeitsgleichung befinden), erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit um das 4-fache. Betrachten wir zum Beispiel die folgende Reaktion.

2A → P

Hier ist A ein Reaktant und P ist das Produkt. Wenn dies eine Reaktion zweiter Ordnung ist, lautet die Geschwindigkeitsgleichung für diese Reaktion wie folgt.

Rate = k [A]²

Aber für eine Reaktion mit zwei verschiedenen Reaktanten wie folgt;

A + B → P

Rate = k [A]¹[B]¹

Was ist der Unterschied zwischen den Reaktionen erster und zweiter Ordnung??

Reaktionen erster Ordnung sind chemische Reaktionen, deren Reaktionsgeschwindigkeit von der molaren Konzentration eines der an der Reaktion beteiligten Reaktanten abhängt. Wenn wir also die Konzentration des Reaktanden um das 2-fache erhöhen, erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit um das 2-fache. Reaktionen zweiter Ordnung sind chemische Reaktionen, deren Reaktionsgeschwindigkeit von der molaren Konzentration von zwei der Reaktanten oder der zweiten Potenz eines Reaktanten abhängt, der an der Reaktion beteiligt ist. Wenn wir also die Konzentration des Reaktanden um das Zweifache erhöhen, erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit um das Vierfache. Die nachstehende Infografik zeigt den Unterschied zwischen Reaktionen erster und zweiter Ordnung in Tabellenform.

Zusammenfassung - Reaktionen der ersten gegen die zweite Ordnung

Je nach Reihenfolge der Reaktion gibt es drei Hauptarten von Reaktionen. Reaktionen nullter Ordnung, erster Ordnung und zweiter Ordnung. Der Hauptunterschied zwischen Reaktionen erster und zweiter Ordnung ist, dass die Geschwindigkeit einer Reaktion erster Ordnung von der ersten Potenz der Reaktantenkonzentration in der Geschwindigkeitsgleichung abhängt, während die Geschwindigkeit einer Reaktion zweiter Ordnung von der zweiten Potenz des Konzentrationsausdrucks in der Gleichung abhängt Ratengleichung.

Referenz:

1. Libretexte „Methoden zur Bestimmung der Reaktionsordnung“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 5. Juni 2017. Hier verfügbar