Entendiendo las leyes de tasas
* Ley de tasas: Una ley de velocidad expresa la relación entre la velocidad de una reacción y las concentraciones de los reactivos. Tiene la forma general:
Tasa =k [a]^m [b]^n
* tasa: El cambio en la concentración de un reactivo o producto con el tiempo.
* k: La velocidad constante, una constante de proporcionalidad específica a la reacción a una temperatura dada.
* [a], [b]: Concentraciones de reactivos.
* m, n: Órdenes de reacción, que se determinan experimentalmente exponentes que muestran cómo cambia la velocidad con respecto a la concentración de cada reactivo.
Métodos para determinar la constante de velocidad (k)
1. Método de las tasas iniciales:
* Experimentalmente: Realice varios experimentos con diferentes concentraciones iniciales de reactivos.
* Mida la tasa inicial: Determine la velocidad de la reacción al principio (cuando el tiempo =0).
* Analice los datos:
* Si duplica la concentración de un reactivo y la velocidad inicial se duplica, el orden con respecto a ese reactivo es 1.
* Si duplica la concentración de un reactivo y la velocidad inicial se cuadrupla, el orden con respecto a ese reactivo es 2.
* Si la velocidad inicial no cambia cuando cambia la concentración de un reactivo, el orden con respecto a ese reactivo es 0.
* Conecte los valores en la ley de velocidad: Una vez que conozca las órdenes de reacción (M, N), use la ecuación de la ley de velocidad y los datos de uno de sus experimentos para resolver 'K'.
2. Ley de tasas integrada:
* Derivación: La ley de tasa integrada se deriva de la ley de tasa diferencial. Relaciona la concentración con el tiempo.
* Formularios: La ley de tasa integrada específica depende del orden de la reacción:
* pedido zeroth: [A] =-kt + [a] ₀
* Primer orden: ln [a] =-kt + ln [a] ₀
* Segundo orden: 1/[a] =kt + 1/[a] ₀
* Experimentalmente: Mida la concentración de un reactivo con el tiempo.
* traza los datos: Trace la función apropiada de la concentración (por ejemplo, LN [A] para el primer orden) versus el tiempo. La pendiente de la línea será igual a -k (o k dependiendo de la forma de la ecuación).
Notas importantes:
* Dependencia de la temperatura: La constante de velocidad depende en gran medida de la temperatura. La ecuación de Arrhenius describe esta relación:k =a * exp (-ea/rt), donde a es el factor pre-exponencial, EA es la energía de activación, r es la constante de gas y t es la temperatura en Kelvin.
* Unidades de K: Las unidades de la constante de velocidad dependen del orden general de la reacción. Por ejemplo, una constante de velocidad de primer orden tiene unidades de S⁻¹.
Ejemplo:
Digamos que la ley de velocidad para una reacción es:tasa =k [a] [b] ²
Para encontrar 'k', necesitarías:
1. Determine el orden de la reacción: Realice experimentos con diferentes concentraciones de A y B y mida las tasas iniciales. Esto le dará los valores de M y N.
2. Elija un experimento: Elija un experimento donde conozca las concentraciones iniciales de A y B, y la velocidad inicial.
3. Conecte los valores en la ley de velocidad: Sustituya los valores en la ecuación:tasa =k [a] [b] ² y resuelva por 'k'.
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