Velocitat de reacció

De Viquipèdia
Jump to navigation Jump to search

La velocitat de reacció és la velocitat a què es produeix una reacció química. Relaciona el canvi en la concentració dels reactius o els productes amb el temps. S'expressa en mol/l·s.

Al principi de la reacció, quan la concentració de reactius és alta, la probabilitat que les molècules dels reactius xoquin és més alta i per tant la velocitat també ho és; a mesura que la reacció progressa, la concentració de reactius disminueix gradualment i arriba a zero quan tota la substància ha reaccionat.

La velocitat instantània de la reacció d'aparició d'un producte està donada per la variació de la concentració d'una substància química amb el temps:

La velocitat d'aparició d'un producte és igual a la velocitat de desaparició d'un reactiu.

Velocitat instantània de reacció[modifica]

Sabent que la velocitat mitjana d'una reacció es pot definir com

on

  • és la concentració.
  • és el temps.


I sabent que la velocitat instantània d'una reacció es pot definir com


Aleshores, per a una reacció podem definir la velocitat instantània com:

on

  • , , i són els coeficients estequiomètrics de les espècies A, B, C i D respectivament.
  • , , i són les concentracions de les espècies A, B , C i D respectivament.


Aquesta equació es pot reescriure, donant lloc a l'anomenada velocitat de reacció:

Equació de velocitat[modifica]

L'equació de velocitat expressa la relació d'una reacció i les concentracions de reactius a una temperatura determinada. Per a una reacció amb N reactius, la velocitat s'expressa com:

on:

  • és la constant de velocitat.
  • és la concentració del reactiu i-èssim.
  • és l'orde parcial del reactiu i-èssim.

Es parteix d'una reacció qualsevol:

I d'aquesta reacció, tenim que l'equació és igual a:

On i són els ordres parcials de la reacció.

L'equació de velocitat d'una reacció només es pot determinar empíricament i només és aplicable als reactius de la reacció.

Lleis de velocitat integrades[modifica]

Les lleis de velocitat integrades ens permeten conèixer la concentració de reactius o productes per a qualsevol temps una vegada s'hagi iniciat la reacció.

Llei de velocitat integrada d'ordre zero[modifica]

En una reacció d'ordre zero, la velocitat és contant (en ). Llavors, la diferència en la concentració d'un reactiu en el seu valor inicial, , és proporcional al temps d'interès, :

Aleshores, la concentració del reactiu A en el temps t és:

Llei de velocitat integrada de primer ordre[modifica]

En una reacció de primer ordre, la velocitat no és constant. Per tant podem expressar la velocitat com:

Que també es pot escriure com:

Integrant aquesta equació:

Per tant:

Llavors:

Aplicant exponencials, obtenim que la concentració del reactiu A en el temps t és:

Llei de velocitat integrada de segon ordre[modifica]

En una reacció de segon ordre, la llei de velocitat és defineix amb una equació diferencial d'aquest tipus:

Que es pot transformar en:

Integrant aquesta equació amb els mateixos límits que en el cas de la reacció de primer ordre:

Per tant:

Aleshores, la concentració del reactiu A en el temps t és: