Reaktionsorden

Bestemmelse af reaktionsorden er et klassisk spørgsmål til den skriftlige eksamen på Kemi A. Denne opgavetype handler, som oftest, om reaktioner, hvor der kun er én reaktant, A:

A → B

Denne reaktion har normalt følgende hastighedsudtryk:

$\large \large v=k\cdot[A]^{x}$

hvor x angiver den såkaldte reaktionsorden.

Du skal afgøre, om et givent datasæt passer til en nulteordensreaktion, en førsteordensreaktion eller en andenordensreaktion. Vi forklarer dig her, hvad disse begreber går ud på, og vi viser dig en en simpel strategi til løsning af denne opgavetype.

Til den skriftlige kemi A eksamen, kan du også møde en lidt sjældnere opgavetype, som omhandler den såkaldte initialhastighedsmetode.

Vi har også beskrevet reaktioner, hvor der er to reaktanter, A og B:

A + B → C + D

Situationen med to reaktanter vil du ofte møde i større skriftlige opgaver, som for eksempel SRP.

På de næste sider får du også en gennemgang af den matematiske udledning af funktionsudtrykkene for henholdsvis nulteordensreaktioner, førsteordensreaktioner og andenordensreaktioner.

Her får du et uddrag fra siden om bestemmelse af reaktionsorden med én reaktant

Du skal nu undersøge, om der er tale om en andenordensreaktion. Det datasæt, du har fået udleveret, indeholder en række punkter med tiden, t, og koncentrationen, [A]. Altså det vi kan kalde et (t,[A])-datasæt. Du skal nu lave dette datasæt, om til et (t,1/[A]) datasæt. Det vil sige, dine y-koordinater skal ikke være [A], men derimod 1/[A]:

1/0,220=4,545455

1/0,194=5,154639

1/0,172=5,813953

1/0,134=7,462687

1/0,104=9,615385

1/0,064=15,625

Din tabel ser nu således ud:

t/s	1/[A]
0	4,545455
200	5,154639
400	5,813953
800	7,462687
1200	9,615385
2000	15,625

Du skal nu lave lineær regression på disse punkter. Det er vigtigt, at du sørger for, at tiden, t, kommer ud af x-aksen, og 1/[A], kommer op ad y-aksen. Den lineære regression giver dig en forskrift og en R²-værdi.

Lineær regression udført vha. CAS-værktøjet WordMat:

R² = 0,9709606
y=0,005501936x+3,818036

4) Konklusion ved sammenligning af grafer og R²-værdier

Du skal nu sammenligne R²-værdier for de tre mulige reaktionsordener:

0.odensreaktion: R² = 0,9674639

1.ordensreaktion: R² = 0,9999485

2.ordensreaktion: R² = 0,9709606

Vi kan se, at det er R²-værdien for 1.ordensreaktionen, der ligger tættest på 1, og det tyder på, at der er tale om en 1.ordensreaktion.

Som det allersidste skal du huske at lave en figur med datapunkter og forskrifter for de tre regressioner. Du kan for eksempel lave det, som vi her har lavet i GeoGebra:

Du skal ledsage figuren med en kommentar om, at det ses, at der ved en 1.ordensreaktion ikke er tegn på systematiske afvigelser, men at det ses der tydeligt at være ved en 2.ordensreaktion. På ovenstående graf kan man ikke se systematiske afvigelser for en 0.ordensreaktion, men det kan man til gengæld, hvis man zoomer lidt ind:

Vi har zoomet ind på grafen for 0.ordensreaktionen.

Vi konkluder, at der er tale om en ...

4) Konklusion ved sammenligning af grafer og R2-værdier

4) Konklusion ved sammenligning af grafer og R²-værdier