Por Brooke Yool
Actualizado el 30 de agosto de 2022

La cinética química, el estudio de las velocidades de reacción, se basa en comprender cómo las concentraciones de reactivos influyen en la velocidad de una reacción. Una ley de velocidad vincula matemáticamente estas concentraciones con la velocidad de reacción y es esencial para predecir y controlar procesos químicos.

Una ley de tasas típica toma la forma:

rate = k [A]^m [B]^n

Aquí, k es la constante de velocidad única de la reacción y los exponentes m y n (a menudo 1 o 2) reflejan el orden de la reacción con respecto a cada reactivo. Las constantes y los órdenes se derivan de datos experimentales y proporcionan una descripción cuantitativa de la cinética de la reacción.

Escribir una ley de tarifas

Aunque muchas reacciones se representan como pasos únicos, a menudo constan de múltiples pasos elementales. La velocidad de reacción general se rige por el más lento de ellos, conocido como paso determinante de la velocidad. Los pasos siguientes describen cómo traducir este paso en una ley de tarifas.

Paso 1:Identificar el paso determinante de la tasa

Examine los datos cinéticos o un mecanismo propuesto para identificar la reacción elemental más lenta. Este paso es crucial porque controla la tarifa general.

Paso 2:Traducir los reactivos a la ley

Enumere los reactivos involucrados en el paso que determina la velocidad. Por ejemplo, si el paso lento implica la colisión de dos moléculas de O₂, la ley de velocidad preliminar se convierte en:

rate = k [O₂][O₂]

Tenga en cuenta que esto se puede simplificar a rate = k[O₂]² una vez determinados los exponentes.

Paso 3:Determinar los órdenes de reacción a partir de datos experimentales

Realice experimentos variando la concentración de un reactivo a la vez mientras mantiene los demás constantes. Analiza cómo cambia la tarifa:

• Si al duplicar la concentración de un reactivo se duplica la velocidad, la reacción es de primer orden en ese reactivo (exponente=1).
• Si al duplicar la concentración se cuadriplica la velocidad, la reacción es de segundo orden en ese reactivo (exponente=2).

Aplique este análisis a cada reactivo en el paso de determinación de la velocidad para asignar exponentes precisos.

TL;DR

Debido a que el paso que determina la velocidad puede diferir de la reacción general, su ley de velocidad final puede diferir de la ecuación de reacción inicial. Utilice datos experimentales para refinar los exponentes y garantizar que la ley refleje con precisión el comportamiento cinético.