En la cinética química, ¿por qué son raras las reacciones de orden superior (> 3)?

El orden de la reacción depende del mecanismo y la colisión efectiva de las moléculas. En la aleatoriedad de una mezcla de reacción, imagine que una reacción solo es posible, por ejemplo, 5 moléculas colisionan. Intuitivamente esto parece difícil, la aleatoriedad absoluta de la mezcla. La colisión efectiva es razonablemente posible entre un menor número de moléculas, y estas colisiones tienen una probabilidad significativa de ocurrir. Por lo tanto, podemos decir que las reacciones de orden inferior son más comunes que las de orden superior.

Espero que esto haya ayudado!

¡Aclamaciones!

Para reacciones simples, el orden de la reacción es el número de partículas que reaccionan en el paso más lento de la reacción: el paso que determina la velocidad. Para una reacción de primer orden, hay un reactivo y para el segundo orden hay dos reactivos.
Entonces para que una reacción sea de tercer orden, tres partículas tendrían que unirse en este paso lento, y estadísticamente es bastante improbable que tres o más partículas colisionen con la orientación correcta en un momento particular en el tiempo.

La respuesta a esta pregunta puede entenderse mediante la teoría de colisiones que establece que para que un reactivo sea producto, debe cumplir dos criterios.

El primer reactante debe tener energía mínima que se llama energía de activación en el momento de la colisión para romper los enlaces.

En segundo lugar, no se puede suponer que una molécula reactiva que tenga una energía igual o superior a la energía de activación se convierta en producto, pero la orientación de las moléculas en el momento de la colisión también es importante. las moléculas tienen un sitio activo sobre su superficie, por lo que en el momento de la colisión deben colisionar con este sitio activo y no con cualquier otro sitio para convertirse en producto.

Entonces, podríamos concluir que la energía de activación y la orientación adecuada de las moléculas en el momento de la colisión son condiciones necesarias y suficientes para que un reactivo sea producto.

Ahora pase a la pregunta formulada, si no. de moléculas reactivas son más de tres, entonces la probabilidad de una orientación adecuada en el momento de la colisión será muy inferior, por lo que este tipo de colisiones no conducen al producto.

La expresión matemática que muestra la dependencia de la velocidad en la (s) concentración (es) de reactivo (s) se conoce como ley de velocidad o expresión de velocidad de la reacción y suma de los índices (potencias) de los términos de concentración que aparecen en la ley de velocidad como observado experimentalmente se llama orden de reacción.

Las reacciones de orden superior (> 3) son raras debido a:

(1) baja probabilidad de colisión simultánea de todas las especies que reaccionan
(2) aumento en entropía y energía de activación a medida que más moléculas están involucradas
(3) desplazamiento del equilibrio hacia los reactivos debido a colisiones elásticas
(4) pérdida de especies activas en colisión

Si asumimos que la molécula que reacciona es esférica, entonces la probabilidad de que más de tres moléculas tengan una colisión efectiva es casi cero.

Para una colisión efectiva-

Las moléculas deberían poseer energía de activación.

Las moléculas deberían colisionar en la orientación adecuada.