Diferença principal - Cinética de primeira ordem vs ordem zero

A cinética química descreve as taxas de reações químicas. O conceito de cinética química foi desenvolvido pela lei de ação de massa. A lei da ação da massa descreve que a velocidade de uma reação química é proporcional à massa dos reagentes. De acordo com a cinética química, as reações podem ser categorizadas como reações de ordem zero, reações de primeira ordem e reações de segunda ordem. o principal diferença entre a cinética de primeira ordem e a ordem zero é que a taxa de cinética de primeira ordem depende da concentração de um reagente, enquanto a taxa de cinética de ordem zero não depende da concentração de reagentes.

Principais áreas cobertas

1. O que é cinética de primeira ordem - Definição, Propriedades, Exemplos 2. O que é Cinética de Ordem Zero - Definição, Propriedades, Exemplos 3. Qual é a diferença entre a cinética de primeira ordem e a de ordem zero - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: concentração, cinética de primeira ordem, cinética, lei de ação de massa, constante de taxa, lei de taxa, taxa de reação, cinética de ordem zero

O que é cinética de primeira ordem

A cinética de primeira ordem se refere a reações químicas cuja taxa de reação depende da concentração molar de um reagente. A taxa da reação é proporcional à concentração de um reagente. Pode haver muitos outros reagentes participando da reação química, mas apenas um reagente determinará a taxa da reação. Portanto, os outros reagentes são conhecidos por estarem em ordem zero em relação a esta reação particular.

Por exemplo, vamos considerar a decomposição do pentóxido de dinitrogênio (N₂O₅) Esta é uma reação unimolecular. Isso significa que essa reação é composta por apenas um reagente. A taxa da reação pode ser dada como abaixo.

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

Taxa = k [N₂O_{5 (g)}]^m

k é a constante de taxa e [N₂O_{5 (g)}] é a concentração de N₂O_{5 (g)}. A letra “m” dá a ordem da reação em relação à concentração de N₂O_{5 (g)}. A equação acima é conhecida como lei da taxa e, para a equação acima, m = 1. Em seguida, a taxa da reação pode ser dada como abaixo.

Taxa = k [N₂O_{5 (g}]

O valor de m pode ser obtido experimentalmente. Aqui, o valor seria sempre um. Isso indica a decomposição de N₂O_{5 (g)} é uma reação de primeira ordem. Além disso, a ordem da reação pode ou não ser igual ao coeficiente estequiométrico dos reagentes. No exemplo acima, a ordem da reação é 1, embora o coeficiente estequiométrico seja 2. A taxa da reação de primeira ordem pode ser mostrada em um gráfico como abaixo.

Figura 1: Gráfico da cinética de primeira ordem

No diagrama acima, o gráfico com pontos escuros é o gráfico da concentração do reagente vs. o tempo de reação. É um gráfico curvo que indica que a taxa da reação é alterada com a concentração do reagente. O gráfico com pontos de cor branca mostra o gráfico de ln [concentração de reagente] vs. tempo de reação. É um gráfico linear.

O que é Cinética de Ordem Zero

A cinética de ordem zero refere-se a reações químicas cuja taxa de reação não depende da concentração do reagente. Em outras palavras, a concentração dos reagentes não afeta a taxa da reação. Portanto, enquanto a temperatura for constante, a taxa de reação seria constante na cinética de ordem zero.

Não importa quais reagentes estão presentes e em que extensão suas concentrações foram alteradas, a taxa da reação permaneceria a mesma. Portanto, a taxa da reação é dada como,

Taxa = k

Onde, k é a constante de velocidade.

Um bom exemplo para reações de ordem zero é a decomposição de óxido nitroso na presença de platina como catalisador.

2N₂O_(g) → 2N_{2 (g)} + O_{2 (g)}

A taxa dessa reação é igual à constante de taxa. Portanto, a taxa da reação pode ser dada como abaixo.

Taxa = k [N₂O_(g)]⁰

Figura 2: O gráfico de concentração de reagente vs. tempo de reação

O gráfico acima mostra a variação da concentração de reagentes com o tempo de reação para cinética de ordem zero. É um gráfico linear.

Diferença entre cinética de primeira ordem e ordem zero

Definição

Cinética de primeira ordem: A cinética de primeira ordem se refere a reações químicas cuja taxa de reação depende da concentração molar de um reagente.

Cinética de ordem zero: A cinética de ordem zero refere-se a reações químicas cuja taxa de reação não depende da concentração do reagente.

Gráfico de concentração de reagente vs. tempo

Cinética de primeira ordem: O gráfico de concentração de reagente vs. tempo para cinética de primeira ordem é um gráfico curvo.

Cinética de ordem zero: O gráfico de concentração de reagente vs. tempo para cinética de ordem zero é um gráfico linear.

Concentração de Reagente

Cinética de primeira ordem: As reações cinéticas de primeira ordem dependem da concentração do reagente.

Cinética de ordem zero: As reações cinéticas de ordem zero não dependem da concentração do reagente.

Lei de taxas

Cinética de primeira ordem: A lei da taxa das reações cinéticas de primeira ordem inclui a constante da taxa multiplicada pela concentração do reagente.

Cinética de ordem zero: A lei de velocidade das reações cinéticas de ordem zero inclui apenas a constante de velocidade.

Conclusão

A lei da taxa ou a equação da taxa fornecem os detalhes mais importantes sobre a cinética química dos sistemas. Ele descreve a taxa de uma reação particular em relação à concentração do reagente e a constante de taxa em uma temperatura constante. De acordo com a cinética das reações químicas, existem três tipos principais de reações. São reações de ordem zero, reações de primeira ordem e reações de segunda ordem. Estas reações diferem umas das outras de acordo com a ordem da reação em relação aos reagentes presentes em um sistema particular.

Referências:

1. “Reações de primeira ordem”. Chemistry LibreTexts. Bibliografia, 04 de julho de 2017. Web. Disponivel aqui. 14 de julho de 2017. 2. “Reações de ordem zero.” Chemistry LibreTexts. Bibliografia, 21 de julho de 2016. Web. Disponivel aqui. 14 de julho de 2017.

Cortesia de imagem:

1. “Primeira Ordem” de Flanker - Trabalho do próprio (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia