Las reacciones de orden negativo son reacciones en las que un aumento en la concentración de un reactivo o producto significa una disminución en la velocidad.
Tome como ejemplo la conversión de ozono a oxígeno: 2O3 (g) -> 3O2 (g) . Este proceso forma parte del ciclo de ozono-oxígeno en la estratosfera de la Tierra y ocurre en exceso de oxígeno. Cuando una molécula de ozono, O3, absorbe la radiación UV, se convierte en una molécula de oxígeno diatómico, O2, y un átomo de oxígeno libre: O3 + UV -> O2 + O. Este oxígeno atómico reacciona luego con otra molécula de O2 para reformar O3 (liberando un exceso de energía en forma de energía cinética en el proceso): O + O2 -> O3 . El resultado general es la conversión de la luz UV-B en calor sin pérdida total de ozono. Este ciclo contribuye a mantener el equilibrio de la capa de ozono al mismo tiempo que protege la atmósfera inferior de la radiación UV.
Ahora, por la razón de la reacción de orden negativo: si un oxígeno atómico libre se encuentra con una molécula de ozono, se reforma para dar dos moléculas de O2: O + O3 -> 2O2 . Si dos átomos de oxígeno libres se encuentran, forman una molécula de O2: O + O -> O2 . Estas reacciones ocurren muy fácilmente, y como puede ver, mientras más moléculas de O2 estén presentes, menos átomos de O están presentes, o en otras palabras, a medida que aumenta la concentración de moléculas de O2, la concentración de átomos de oxígeno disminuye, lo que significa que hay menos disponible para que ocurra la reacción.
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Por lo tanto, esto da una relación inversa entre la concentración de O2 y la velocidad de reacción, dando así una velocidad = k [O2] ^ – 1 . La reacción también es de segundo orden con respecto a O3 y, por lo tanto, la ecuación de velocidad general es velocidad = k [O3] ^ 2 [O2] ^ – 1 , o en otras palabras, velocidad = k [O3] ^ 2 / [O2] .