Contenido
- TL; DR (demasiado largo; no leído)
- El orden de la reacción
- ¿Qué significa la reacción de orden cero?
- Encontrar el orden de reacción y la velocidad constante
La velocidad de reacción de cualquier reacción dada es la velocidad a la que los componentes participan en la reacción específica, formando un nuevo resultado (compuesto o precipitado, por ejemplo). El orden de reacción, por otro lado, es el coeficiente aplicado a cada componente en el cálculo de la velocidad de reacción. La ley de velocidad es la expresión matemática de la velocidad de reacción, y puede tomar varias formas: velocidad promedio a lo largo del tiempo, velocidad instantánea en cualquier punto específico y velocidad de reacción inicial.
TL; DR (demasiado largo; no leído)
El orden de reacción debe determinarse experimentalmente utilizando concentraciones iniciales de componentes y pruebas para ver cómo un cambio en su concentración o presión afecta la producción del producto resultante.
La velocidad de reacción puede permanecer estable o variar con el tiempo, y puede verse afectada por las concentraciones de cada componente o solo por uno o dos. Esas concentraciones pueden variar con el tiempo a medida que la reacción continúa, de modo que la velocidad de reacción está cambiando y la velocidad de cambio en sí está cambiando. La velocidad de reacción también puede cambiar en función de otros factores más oscuros, como el área de superficie disponible para el reactivo, que también puede cambiar con el tiempo.
El orden de la reacción
Cuando la velocidad de reacción varía directamente con la concentración de un componente, se dice que es una reacción de primer orden. En términos simples, el tamaño de la hoguera depende de la cantidad de madera que le pongas. Cuando la velocidad de reacción varía con la concentración de dos componentes, es una reacción de segundo orden. En términos matemáticos, "la suma de los exponentes en la ley de la tasa es igual a dos".
¿Qué significa la reacción de orden cero?
Cuando la velocidad de reacción no varía dependiendo de la concentración de ninguno de los reactivos, se dice que es una reacción de orden cero o cero. En ese caso, la velocidad de reacción para cualquier reacción específica es simplemente igual a la constante de velocidad, representada por k. Una reacción de orden cero se expresa en la forma r = k, dónde r es la velocidad de reacción y k es la tasa constante Cuando se grafica contra el tiempo, la línea que indica la presencia de los reactivos baja en línea recta y la línea que indica la presencia del producto sube en línea recta. La pendiente de la línea varía con la reacción específica, pero la tasa de declinación de A (donde A es un componente) es igual a la tasa de aumento de C (donde C es el producto).
Otro término más específico es pseudo reacción de orden cero porque no es un modelo perfecto. Cuando la concentración de un componente se convierte en cero a través de la reacción en sí, la reacción cesa. Justo antes de ese punto, la velocidad se comporta más como una reacción típica de primer o segundo orden. Es un caso inusual pero no infrecuente de cinética, generalmente provocado por alguna condición artificial o atípica, como una preponderancia abrumadora de un componente o, en el otro lado de la ecuación, una escasez artificial de un componente diferente. Piense en un caso en el que una gran parte de un determinado componente esté presente pero no esté disponible para la reacción porque presenta un área superficial limitada para la reacción.
Encontrar el orden de reacción y la velocidad constante
La ley de tarifas k tiene que determinarse a través del experimento. Calcular la velocidad de reacción es sencillo; es material del mundo real, no álgebra. Si la concentración de los componentes iniciales disminuye en forma lineal con el tiempo o la concentración del producto aumenta linealmente con el tiempo, entonces tiene una reacción de orden cero. Si no es así, tienes que hacer matemáticas.
Experimentalmente, usted determina k usando sus concentraciones iniciales o presiones de componentes, no el promedio, ya que la presencia del producto resultante a medida que pasa el tiempo puede afectar la velocidad de reacción. Luego, vuelve a ejecutar el experimento, cambiando la concentración inicial de A o B, y observa el cambio, si lo hay, en la tasa de producción resultante de C, el producto. Si no hay cambio, tiene una reacción de orden cero. Si la velocidad varía directamente con la concentración de A, tiene una reacción de primer orden. Si varía con el cuadrado de A, tiene una reacción de segundo orden, y así sucesivamente.
Hay un buen video explicativo en YouTube.
Con un poco de tiempo en el laboratorio, será obvio si tiene una ley de tasa cero, primera, segunda o más complicada. Siempre use tasas iniciales de componentes para sus cálculos, y dentro de dos o tres variantes (duplicando y luego triplicando la presión de un componente dado, por ejemplo), quedará claro con qué está tratando.