1. Ecuación de Arrhenius:
Este es el método más común e implica estudiar las velocidades de reacción a diferentes temperaturas. La ecuación de Arrhenius es:
k =a * exp (-ea/rt)
Dónde:
* k es la velocidad constante de la reacción
* a is the pre-exponential factor (frequency factor)
* Ea is the activation energy
* R is the ideal gas constant (8.314 J/mol·K)
* t es la temperatura absoluta en Kelvin
Para calcular EA usando la ecuación de Arrhenius, debe:
* Mida la constante de velocidad (k) a dos o más temperaturas diferentes.
* Plot ln (k) versus 1/t. Esto le dará una línea recta con una pendiente de -ea/r.
* Calcule la pendiente de la línea y multiplíquela por -r para obtener EA.
2. Ecación de Eyring (teoría del estado de transición):
Este método es más complejo pero puede proporcionar un valor más preciso para EA. Relaciona la velocidad constante con la energía libre de activación de Gibbs (ΔG ‡):
k =(k_b * t/h) * exp (-Δg ‡/rt)
Dónde:
* k_b ¿Es el Boltzmann constante?
* h es la constante de planck
* ΔG ‡ ¿Es la energía libre de activación de Gibbs?
Para calcular EA usando la ecuación de Eyring:
* Determine the Gibbs free energy of activation (ΔG‡) using experimental data.
* Use the equation ΔG‡ =ΔH‡ - TΔS‡ to calculate the enthalpy of activation (ΔH‡).
* ea =ΔH ‡ + rt.
3. Métodos computacionales:
Se pueden usar métodos de química computacional avanzado para calcular la energía de activación, especialmente para reacciones complejas. Estos métodos implican:
* Cálculos mecánicos cuánticos: Estos métodos proporcionan valores altamente precisos para EA.
* Simulaciones de dinámica molecular: Estos métodos simulan el movimiento de átomos y moléculas, lo que le permite obtener información sobre la vía de reacción y la energía de activación.
puntos clave para recordar:
* Los catalizadores reducen la energía de activación de una reacción, pero no cambian la constante de equilibrio. Esto significa que aceleran la velocidad de reacción pero no afectan las cantidades finales de reactivos y productos en equilibrio.
* Los valores de energía de activación se expresan típicamente en unidades de julios por lunar (j/mol) o kilojulios por mol (kJ/mol).
Elegir el método correcto:
La elección del método depende de los datos experimentales disponibles, la complejidad de la reacción y el nivel de precisión deseado. La ecuación de Arrhenius es adecuada para reacciones simples con datos constantes de velocidad fácilmente disponibles. La ecuación de Eyring es más precisa, pero requiere información adicional sobre el estado de transición. Los métodos computacionales ofrecen alta precisión pero requieren software y experiencia especializados.
