¿Por qué determinar el orden de reacción a partir de los coeficientes funciona para un paso elemental pero no para la reacción general?

La ecuación estequiométrica para una reacción solo te dice el cambio general que ocurre.

Entonces, en las reacciones

H2 + I2 = 2HI, y

H2 + Br2 = 2HBr

una molécula de hidrógeno y una molécula de halógeno se utilizan en cada caso y se forman dos moléculas de haluro de hidrógeno. Sin embargo, la primera reacción es esencialmente un proceso elemental y ocurre exactamente como está escrito, es decir, una molécula de hidrógeno colisiona con una molécula de yodo para formar dos moléculas de HI. Debido a que ocurre tal como está escrito, sigue una cinética de segundo orden.

d [HI] / dt = k [H2] [I2]

La segunda reacción tiene lugar mediante una reacción en cadena compleja de múltiples pasos y sigue una cinética compleja.

La ecuación de velocidad para un proceso solo se puede encontrar por experimento y no se puede predecir con solo mirar la ecuación general de la reacción. De hecho, la cinética puede ser de gran valor para desarrollar mecanismos de reacción.

Estamos hablando de una reacción compleja que, a diferencia de una reacción simple, no consiste en 1 sino en un mecanismo que contiene muchos pasos, cada uno de los cuales es elemental.

Ahora, en una reacción simple, todos los átomos, iones o moléculas de los reactivos como en la ecuación química equilibrada, pueden unirse, simultáneamente, todos al mismo tiempo para colisionar entre sí, lo que lleva a la formación del producto.

Pero en una reacción compleja, es imposible que todas las especies reactivas se unan simultáneamente para colisionar entre sí. Es por eso que se divide en varios pasos que son simples reacciones elementales.

En una cáscara de nuez

Una reacción compleja tiene varias reacciones elementales, cada una con un orden diferente.

Dado que las reacciones elementales son reacciones de un solo paso, contienen solo un paso y eso se considera como el paso determinante de la Velocidad, mientras que las reacciones complejas no contienen pasos (no de reacciones elementales), de los cuales el paso más lento se conoce como RDS y si contiene un intermedio entonces deberá sustituir el intermedio con los valores requeridos (varias preguntas de este tipo están disponibles para la práctica) ya que el orden de RDS es el orden de la reacción. Dado que la Expresión de la Ley de Tasa no contiene productos intermedios, es necesaria la sustitución en lugar de productos intermedios.

En breve –

La relación de Compelx contiene múltiples pasos elementales y el orden de las reacciones complejas es el mismo que el RDS, es decir, el paso de reacción elemental más lento.

Debido a que el orden de una reacción está determinado por el paso de determinación de la velocidad y no por otra reacción rápida del mecanismo, la ley de velocidad neta depende del paso más lento. Encontrar el orden de una reacción compleja no tiene sentido.