Page 640 - Quimica - Undécima Edición

610 CAPÍTULO 13 Cinética química

Ecuaciones básicas

x
rapidez 5 k[A] [B] y (13.1) Expresiones de la ley de rapidez. La suma (x 1 y) da el orden global de la reacción.

[A] t
ln 52kt (13.3) Relación entre concentración y tiempo para una reacción de primer orden.
[A] 0
(13.4) Ecuación para la determinación gráfi ca de k para una reacción de primer orden.
ln [A] t 52kt 1 ln [A] 0

0.693
t 1 Vida media para una reacción de primer orden.
k
2
1 1
5 kt 1 (13.7) Relación entre concentración y tiempo para una reacción de segundo orden.
[A] t [A] 0

k 5 Ae 2E a /RT (13.11) La ecuación de Arrhenius que expresa la dependencia existente entre la constante de
rapidez y la energía de activación y temperatura.

1
E a
ln k 5 a2 b a b 1 ln A (13.13) Ecuación para la determinación gráfi ca de la energía de activación.
R T
k 1 E a T 1 2 T 2
ln 5 a b (13.14) Relaciones de las constantes de rapidez a dos temperaturas diferentes.
k 2 R T 1 T 2

Resumen de conceptos

1. La rapidez de una reacción química se manifi esta en el 5. De acuerdo con la teoría de las colisiones, una reacción se
cambio de la concentración de los reactivos o productos lleva a cabo cuando las moléculas chocan con la energía
con relación al tiempo. La rapidez no es constante, sino sufi ciente, denominada energía de activación, como para
que varía continuamente a medida que cambia la concen- romper los enlaces e iniciar la reacción. La constante de
tración. rapidez y la energía de activación se relacionan mediante la
2. La ley de rapidez es una expresión que relaciona la rapidez ecuación de Arrhenius.
de una reacción con la constante de rapidez y las concen- 6. La ecuación global balanceada para una reacción debe ser
traciones de los reactivos, elevadas a las potencias apropia- la suma de una serie de reacciones simples, llamadas eta-
das. La constante de rapidez k para determinada reacción pas elementales. La serie completa de etapas elementales
cambia sólo con la temperatura. para una reacción constituye el mecanismo de reacción.
3. El orden de una reacción respecto de determinado reactivo 7. Si una etapa de un mecanismo de reacción es mucho más
es la potencia a la cual está elevada la concentración de lenta que el resto, ésta será el paso determinante de la reac-
dicho reactivo en la ley de rapidez. El orden global de una ción.
reacción es la suma de las potencias a las que están eleva- 8. Por lo general, un catalizador acelera una reacción al dis-
das las concentraciones de los reactivos en la ley de rapi- minuir el valor de E a . Un catalizador puede recuperarse sin
dez. La ley de rapidez y el orden de reacción no se pueden cambio al fi nal de la reacción.
determinar a partir de la estequiometría de la ecuación glo- 9. En la catálisis heterogénea, que es de gran importancia
bal de la reacción; deben determinarse experimentalmente.
industrial, el catalizador es un sólido y los reactivos son
Para una reacción de orden cero, la rapidez de reacción es gases o líquidos. En la catálisis homogénea, el catalizador
igual a la constante de rapidez.
y los reactivos están en la misma fase. Las enzimas son los
4. La vida media de una reacción (el tiempo que tarda para catalizadores en los sistemas vivos.
que la concentración de un reactivo disminuya a la mitad)
puede utilizarse para determinar la constante de rapidez de
una reacción de primer orden.