Química · Velocidad de reacción · Equilibrio / Principios y exploración
Catalizadores y energía de activación: principios y exploración
Los catalizadores proporcionan una vía con una barrera de energía de activación más baja que los reactivos deben superar. Compare las velocidades de reacción y la fracción de partículas que pueden cruzar la barrera variando la ruta catalítica y la temperatura. La velocidad a la que una reacción alcanza el equilibrio y la composición en equilibrio son dos cuestiones diferentes.
¿Cómo funciona?
La fracción de partículas por encima de la barrera aumenta, lo que acelera la reacción. K no cambia a la misma temperatura.
k catalizador/k no catalizador = exp[(50−Ea)×1000/RT]
Prueba esta investigación
- Elija la presencia o ausencia de un catalizador y compare las barreras y velocidades. Sin catalizador, Ea=50, ΔH=−20 kJ/mol. Las energías inicial y final de los dos caminos son las mismas.
- Registre la vía catalítica sin catalizador y Ea 40 kJ/mol a 25 °C.
- Cambie Ea o temperatura uno por uno en el camino catalítico. La constante de equilibrio no cambia con la presencia o ausencia de un catalizador.
Interpretación de resultados
¿Qué magnitudes no modifica un catalizador a la misma temperatura?
Los catalizadores reducen las barreras a las reacciones directas e inversas. Las energías del reactivo y del producto y ΔH son iguales, por lo que K es el mismo.
Supuestos y limitaciones
Es una trayectoria de energía hipotética y ΔH=−20 kJ/mol. Suponga el mismo factor de frecuencia A=10⁷ s⁻¹. Simplificamos la distribución de energía de Boltzmann en un modelo de grado de libertad de energía único donde p(E)=exp(−E/RT)/(RT). Se omiten la distribución de energía de traslación tridimensional real, la superficie del catalizador, la adsorción y las reacciones de múltiples pasos. La curva de velocidad solo cubre el consumo inicial de reacción directa A y no calcula la composición de equilibrio.