Significado y funcionamiento
La energía de activación está relacionada con la barrera de energía a lo largo de una ruta de reacción. Un catalizador puede proporcionar una ruta con una barrera más baja.
El catalizador participa en los pasos de la reacción, pero se regenera dentro de la reacción global. Por lo tanto, la descripción de que el catalizador no interactúa con nada no es precisa.
Relaciones y condiciones de validez
En el modelo de Arrhenius, cuando otras condiciones se mantienen constantes, a medida que la energía de activación disminuye, el valor de k aumenta. En el diagrama de energía, la diferencia entre los reactivos y los productos, y la altura de la barrera, se leen por separado.
Los catalizadores alteran el tiempo que tarda una reacción en alcanzar el equilibrio, permitiendo que tanto las reacciones hacia adelante como hacia atrás procedan a una velocidad considerable. Sin embargo, los catalizadores reales pueden verse afectados por la contaminación, perder su actividad, o presentar una eficacia variable dependiendo de las condiciones.
Qué observar en la simulación
La fracción de partículas por encima de la barrera aumenta, lo que acelera la reacción. K no cambia a la misma temperatura.
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.
Relaciones y símbolos clave
k catalizador/k no catalizador = exp[(50−Ea)×1000/RT]
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| Ea | Energía de activación | J/mol |
| k | Constante de velocidad | Unidades según el orden de reacción |
Ejemplo resuelto
¿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.
Errores frecuentes
- Un catalizador no necesariamente aumenta la cantidad de producto en equilibrio al modificar la entalpía de la reacción o la constante de equilibrio.