ความแตกต่างที่สำคัญ – ลำดับของปฏิกิริยาเทียบกับโมเลกุล
ปฏิกิริยาเคมีคือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในสารประกอบเคมี นำไปสู่การเปลี่ยนสารเคมีชนิดหนึ่งไปเป็นอีกสารหนึ่ง สารประกอบเริ่มต้นที่ทำปฏิกิริยาเคมีเรียกว่าสารตั้งต้น สิ่งที่เราได้รับเมื่อปฏิกิริยาเสร็จสมบูรณ์คือผลิตภัณฑ์ ลำดับของปฏิกิริยาถูกกำหนดด้วยความเคารพต่อสาร อาจเป็นด้วยความเคารพต่อสารตั้งต้น ผลิตภัณฑ์ หรือตัวเร่งปฏิกิริยา ลำดับของปฏิกิริยาเทียบกับสารคือเลขชี้กำลังซึ่งเพิ่มความเข้มข้นในสมการอัตรา ความเป็นโมเลกุลของปฏิกิริยาเคมีแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลของสารตั้งต้นมีส่วนเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยามากน้อยเพียงใดความแตกต่างที่สำคัญระหว่างลำดับของปฏิกิริยาและระดับโมเลกุลคือ ลำดับของปฏิกิริยาให้ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารเคมีกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ในขณะที่ระดับโมเลกุลจะระบุจำนวนโมเลกุลของสารตั้งต้นที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา
ลำดับปฏิกิริยาคืออะไร
ลำดับของปฏิกิริยาต่อสารคือเลขชี้กำลังที่เพิ่มความเข้มข้นในสมการอัตรา เพื่อให้เข้าใจแนวคิดนี้ เราควรทราบก่อนว่ากฎหมายอัตราคืออะไร
กฎหมายอัตรา
กฎอัตราระบุว่าอัตราความก้าวหน้าของปฏิกิริยาเคมี (ที่อุณหภูมิคงที่) เป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เพิ่มเป็นเลขชี้กำลังที่กำหนดในการทดลอง เลขชี้กำลังเหล่านี้เรียกว่าคำสั่งของความเข้มข้นเหล่านั้น ให้เราพิจารณาตัวอย่าง
2N2O5 ↔ 4 NO2 + O 2
สำหรับปฏิกิริยาข้างต้น สมการกฎอัตราได้รับดังต่อไปนี้
อัตรา=k.[N2O5]x
ในสมการข้างต้น k คือค่าคงที่ตามสัดส่วนที่เรียกว่าค่าคงที่อัตรา เป็นค่าคงที่ที่อุณหภูมิคงที่ วงเล็บใช้เพื่อแสดงว่าเป็นความเข้มข้นของสารตั้งต้น สัญลักษณ์ x คือลำดับของปฏิกิริยาเทียบกับตัวทำปฏิกิริยา ค่าของ x ควรถูกกำหนดโดยการทดลอง สำหรับปฏิกิริยานี้ พบว่า x=1 ในที่นี้ เราจะเห็นได้ว่าลำดับของปฏิกิริยาไม่เท่ากับปริมาณสัมพันธ์ของปฏิกิริยา แต่ในบางปฏิกิริยา ลำดับของปฏิกิริยาสามารถเท่ากับปริมาณสารสัมพันธ์
สำหรับปฏิกิริยาที่มีสารตั้งต้นตั้งแต่สองตัวขึ้นไป สามารถเขียนสมการกฎอัตราได้ดังนี้
A + B + C ↔ P
อัตรา=k.[A]a[B]b[C]c
a, b และ c เป็นคำสั่งของปฏิกิริยาที่เกี่ยวกับสารตั้งต้น A, B และ C ตามลำดับ สำหรับสมการอัตราประเภทนี้ (มีลำดับปฏิกิริยาหลายตัว) ผลรวมของลำดับปฏิกิริยาจะได้รับเป็นลำดับปฏิกิริยาโดยรวม
คำสั่งซื้อทั้งหมด=a + b + c
รูปที่ 1: อัตราการสั่งซื้อครั้งแรกและปฏิกิริยาการสั่งซื้อครั้งที่สอง
ตามลำดับปฏิกิริยา ปฏิกิริยามีหลายประเภท:
- ปฏิกิริยาสั่งเป็นศูนย์ (ลำดับของปฏิกิริยาเป็นศูนย์เมื่อเทียบกับสารตั้งต้นใดๆ ที่ใช้ ดังนั้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่ใช้)
- ปฏิกิริยาลำดับแรก (อัตราเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นหนึ่งตัว)
- ปฏิกิริยาลำดับที่สอง (อัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความเข้มข้นของสารตั้งต้นหรือผลคูณของความเข้มข้นของสารตั้งต้นสองตัว)
โมเลกุลคืออะไร
โมเลกุลของปฏิกิริยาคือจำนวนโมเลกุลหรือไอออนที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาในฐานะสารตั้งต้น ที่สำคัญกว่านั้น สารตั้งต้นที่พิจารณาคือสารที่มีส่วนร่วมในขั้นตอนการกำหนดอัตราของปฏิกิริยาโดยรวม อัตราที่กำหนดขั้นตอนของปฏิกิริยาเป็นขั้นตอนที่ช้าที่สุดของปฏิกิริยาโดยรวม เนื่องจากขั้นตอนปฏิกิริยาที่ช้าที่สุดเป็นตัวกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยา
รูปที่ 2: ปฏิกิริยาโมเลกุลเดี่ยว
โมเลกุลสามารถมีได้หลายประเภท:
- ปฏิกิริยาโมเลกุลเดี่ยวมีหนึ่งโมเลกุลของสารตั้งต้น (หรือไอออน)
- ปฏิกิริยาสองโมเลกุลมีสารตั้งต้นสองตัว (สารตั้งต้นสองตัวสามารถเป็นสารประกอบเดียวกันหรือสารประกอบต่างกันได้)
- ปฏิกิริยาไตรโมเลกุลมีสารตั้งต้นสามตัว
ลำดับปฏิกิริยากับโมเลกุลต่างกันอย่างไร
ลำดับปฏิกิริยาเทียบกับโมเลกุล |
|
| ลำดับของปฏิกิริยาเทียบกับสารคือเลขชี้กำลังซึ่งเพิ่มความเข้มข้นในสมการอัตรา | โมเลกุลของปฏิกิริยาคือจำนวนโมเลกุลหรือไอออนที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาในฐานะสารตั้งต้น |
| ความสัมพันธ์กับตัวทำปฏิกิริยา | |
| ลำดับของปฏิกิริยาอธิบายว่าความเข้มข้นของสารตั้งต้นส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างไร | โมเลกุลให้จำนวนสารตั้งต้นที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา |
สรุป – ลำดับปฏิกิริยาเทียบกับโมเลกุล
กฎอัตราระบุว่าอัตราความก้าวหน้าของปฏิกิริยาเคมี (ที่อุณหภูมิคงที่) เป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เพิ่มเป็นเลขชี้กำลังที่กำหนดในการทดลอง ลำดับของปฏิกิริยาถูกกำหนดด้วยความเคารพต่อสารตั้งต้น อธิบายการพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยาต่อความเข้มข้นของสารตั้งต้น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างลำดับของปฏิกิริยาและระดับโมเลกุลคือ ลำดับของปฏิกิริยาให้ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารเคมีกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ในขณะที่ระดับโมเลกุลแสดงจำนวนโมเลกุลของสารตั้งต้นที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา