Significado y funcionamiento
La velocidad de reacción es la rapidez con la que se forma un producto o se consumen los reactivos. Una disminución en la concentración de los reactivos puede alterar las oportunidades para que las partículas se encuentren y reaccionen.
En un modelo de reacción de primer orden, la velocidad de consumo es proporcional a la concentración actual. A menudo, a medida que aumenta la temperatura, la proporción de colisiones que pueden superar la barrera de activación aumenta, lo que conduce a un incremento en la constante de velocidad.
Relaciones y condiciones de validez
Una reacción de primer orden sigue la ecuación [A]=[A]₀e⁻ᵏᵗ. La ecuación de Arrhenius, k=Aexp(−Ea/RT), relaciona la constante de velocidad con la energía de activación en un rango de temperatura adecuado.
La magnitud de la reacción no siempre es un valor que se puede leer directamente de los coeficientes de una ecuación balanceada. La ley de velocidad real de la reacción debe determinarse a través de experimentos y mecanismos de reacción.
Qué observar en la simulación
La temperatura cambia la constante de velocidad k y la concentración cambia la velocidad inicial v₀=k[A]₀ al mismo k.
Se trata de una hipotética reacción irreversible de primer orden. Utilice el factor de frecuencia A=1,00×10⁷ s⁻¹, Ea=50 kJ/mol, R=8,314 J/(mol·K). Es un volumen y temperatura constantes, y se omiten la reacción inversa, la difusión y la generación de calor. El número de partículas y el número de colisiones no se utilizan en los cálculos.
Relaciones y símbolos clave
k = A·exp(−Ea/RT) · [A] = [A]₀e⁻ᵏᵗ
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| k | Constante de velocidad de primer orden | s⁻¹ |
| Ea | Energía de activación | J/mol |
| T | Temperatura absoluta | K |
Ejemplo resuelto
¿Qué cambia si duplicas la concentración inicial en una reacción de primer orden?
v₀=k[A]₀. A la misma temperatura, k es constante y la vida media es ln2/k, que es independiente de la concentración.
Errores frecuentes
- El hecho de que la velocidad de reacción aumente cuando la temperatura es alta, y que la proporción de los productos de equilibrio finales aumente, son cuestiones separadas.