Velocidad de reacción constante: definición y ecuación

los tarifa constante es un factor de proporcionalidad en la ley de tasas de cinética química que relaciona la concentración molar de reactivos con la velocidad de reacción. También es conocido como el velocidad de reacción constante o coeficiente de velocidad de reacción y se indica en una ecuación por la letra k.

Conclusiones clave: tasa constante

Para una reacción química general:

aA + bB → cC + dD

la velocidad de la reacción química puede calcularse como:

Tasa = k [A]^una[SI]^si

Reorganizando los términos, la constante de velocidad es:

velocidad constante (k) = Velocidad / ([A]^una[SI]^una)

Aquí, k es la constante de velocidad y [A] y [B] son ​​las concentraciones molares de los reactivos A y B.

Las letras a y b representan el orden de la reacción con respecto a A y el orden de la reacción con respecto a b. Sus valores se determinan experimentalmente. Juntos, dan el orden de la reacción, n:

a + b = n

Por ejemplo, si duplicar la concentración de A duplica la velocidad de reacción o cuadruplicar la concentración de A cuadruplica la velocidad de reacción, entonces la reacción es de primer orden con respecto a A. La constante de velocidad es:

k = Tasa / [A]

Si duplica la concentración de A y la velocidad de reacción aumenta cuatro veces, la velocidad de la reacción es proporcional al cuadrado de la concentración de A. La reacción es de segundo orden con respecto a A.

k = Tasa / [A]²

La constante de velocidad también se puede expresar usando el Ecuación de Arrhenius:

k = Ae^{-Ea / RT}

Aquí, A es una constante para la frecuencia de colisiones de partículas, Ea es la energía de activación de la reacción, R es la constante de gas universal, y T es el temperatura absoluta. De la ecuación de Arrhenius, es evidente que temperatura es el principal factor que afecta la velocidad de una reacción química. Idealmente, la constante de velocidad representa todas las variables que afectan la velocidad de reacción.

Las unidades de la constante de velocidad dependen del orden de reacción. En general, para una reacción con orden a + b, las unidades de la constante de velocidad son mol^{1−(metro+norte)}· L^{(metro+norte)−1}· S⁻¹

• Para una reacción de orden cero, la constante de velocidad tiene unidades molares por segundo (M / s) o moles por litro por segundo (mol·L⁻¹· S⁻¹)
• Para una reacción de primer orden, la constante de velocidad tiene unidades por segundo de s^-1
• Para una reacción de segundo orden, la constante de velocidad tiene unidades de litro por mol por segundo (L · mol⁻¹· S⁻¹) o (M⁻¹· S⁻¹)
• Para una reacción de tercer orden, la constante de velocidad tiene unidades de litro al cuadrado por mol cuadrados por segundo (L²· Mol⁻²· S⁻¹) o (M⁻²· S⁻¹)

Para reacciones de orden superior o para reacciones químicas dinámicas, los químicos aplican una variedad de simulaciones de dinámica molecular usando software de computadora. Estos métodos incluyen la teoría de la silla de montar dividida, el procedimiento de Bennett Chandler y Milestoning.

A pesar de su nombre, la constante de velocidad no es realmente una constante. Eso solo es cierto a una temperatura constante. Se ve afectado al agregar o cambiar un catalizador, al cambiar la presión o incluso al agitar los productos químicos. No se aplica si algo cambia en una reacción además de la concentración de los reactivos. Además, no funciona muy bien si una reacción contiene moléculas grandes en una concentración alta porque la ecuación de Arrhenius supone que los reactivos son esferas perfectas que realizan colisiones ideales.

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