Diferença entre reações de primeira e segunda ordem

o diferença chave entre as reações de primeira e segunda ordem é que a taxa de reações de primeira ordem depende da primeira potência da concentração de reagente na equação da taxa, enquanto a taxa de reações de segunda ordem depende da segunda potência do termo de concentração na equação da taxa.

A ordem de uma reação é a soma dos poderes para os quais as concentrações de reagentes são aumentadas na equação da lei das taxas. Existem várias formas de reação de acordo com esta definição; reações de ordem zero (essas reações não dependem da concentração de reagentes), reações de primeira ordem e reações de segunda ordem.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que são reações de primeira ordem
3. O que são reações de segunda ordem
4. Comparação lado a lado - reações de primeira ordem versus segunda ordem em forma de tabela
5. Resumo

O que são reações de primeira ordem?

As reações de primeira ordem são reações químicas cuja taxa de reação depende da concentração molar de um dos reagentes envolvidos na reação. Portanto, de acordo com a definição acima para a ordem da reação, a soma das potências para as quais as concentrações de reagente são elevadas na equação da lei das taxas será sempre 1. Pode haver um único reagente que participe dessas reações. Então a concentração desse reagente determina a taxa da reação. Mas, às vezes, há mais de um reagente que participa dessas reações, então um desses reagentes determinará a taxa da reação.

Vamos considerar um exemplo para entender esse conceito. Na reação de decomposição de N₂O₅, forma NÃO₂ e O₂ gases como produtos. Como ele possui apenas um reagente, podemos escrever a reação e a equação da taxa da seguinte maneira.

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

Taxa = k [N₂O_{5 (g)}]^m

Aqui k é a taxa constante para esta reação e m é a ordem da reação. Portanto, a partir de determinações experimentais, o valor de m é 1. Portanto, essa é uma reação de primeira ordem.

O que são reações de segunda ordem?

As reações de segunda ordem são reações químicas cuja taxa de reação depende da concentração molar de dois dos reagentes ou da segunda potência de um reagente envolvido na reação. Portanto, de acordo com a definição acima para ordem de reação, a soma das potências para as quais as concentrações de reagentes são aumentadas na equação da lei da taxa será sempre 2. Se houver dois reagentes, a taxa de reação dependerá da primeira potência da concentração de cada reagente.

Figura 01: Gráfico comparando os dois tipos de ordem de reação usando o tempo de reação e a concentração do reagente.

Se aumentarmos a concentração de um reagente em 2 vezes (se houver dois reagentes na equação da taxa), a taxa de reação aumenta em 4 vezes. Por exemplo, vamos considerar a seguinte reação.

2A → P

Aqui A é um reagente e P é o produto. Então, se esta é uma reação de segunda ordem, a equação da taxa para esta reação é a seguinte.

Taxa = k [A]²

Mas para uma reação com dois reagentes diferentes, como a seguir;

A + B → P

Taxa = k [A]¹[B]¹

Qual é a diferença entre as reações de primeira e segunda ordem?

As reações de primeira ordem são reações químicas cuja taxa de reação depende da concentração molar de um dos reagentes envolvidos na reação. Portanto, se aumentarmos a concentração de reagente em 2 vezes, a taxa de reação aumenta em 2 vezes. As reações de segunda ordem são reações químicas cuja taxa de reação depende da concentração molar de dois dos reagentes ou da segunda potência de um reagente envolvido na reação. Portanto, se aumentarmos a concentração de reagente em 2 vezes, a taxa de reação aumenta em 4 vezes. O infográfico abaixo apresenta a diferença entre as reações de primeira e segunda ordem em forma de tabela.

Resumo - Reações de primeira ordem versus segunda ordem

Existem três tipos principais de reações de acordo com a ordem da reação; reações de ordem zero, primeira ordem e segunda ordem. A principal diferença entre as reações de primeira e segunda ordem é que a taxa de uma reação de primeira ordem depende da primeira potência da concentração do reagente na equação da taxa, enquanto a taxa de uma reação de segunda ordem depende da segunda potência do termo de concentração no equação de taxa.

Referência:

1. Libretexts. "Métodos para determinar a ordem da reação". LibreTexts, 5 de junho de 2017. Disponível aqui