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LEY DE VELOCIDAD EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN |
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La ley de velocidad es la relación, experimentalmente obtenida, entre la velocidad de reacción y las concentraciones de las especie que intervienen en el proceso químico. La velocidad de reacción y las concentraciones están relacionadas por medio de la constante de velocidad (k).En general, para el procesoaA + bB = cC + dDla ley de velocidad tiene la forma:v = k [A]m [B]n ...donde k es la constante de velocidad, m y n son los órdenes de reacción con respecto a A, B, etc. |
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CUESTIONES A TENER EN CUENTA EN LA LEY DE VELOCIDAD1.- La ley de velocidad se determina experimentalmente. Excepto para las reacciones elementales, la estequiometría de la ecuación química ajustada no anticipa la ley de velocidad
La reacción entre hidrógeno e iodo es elemental y, en consecuencia, los órdenes de reacción son iguales a los coeficientes estequiométricos. Sin embargo, en la reacción entre hidrógeno y bromo, esa igualdad no se cumple. En este caso la reacción no es elemental.2.- La ley de velocidad no está limitada a los reactivos, en ella pueden aparecer las concentraciones de los productos.No es lo habitual, pero hay que tener en cuenta que los productos pueden afectar a la velocidad de reacción, por ejemplo acelerándola (autocatálisis).aA + bB = cC + dDv = k [A]m [B]n [C]q...3.- Los órdenes de reacción pueden ser números enteros, fraccionarios, positivos o negativos.
4.- El orden de reacción global es la suma de los exponentes a los que aparecen elevadas las concentraciones en la ley de velocidad (órdenes parciales)
En la reacción entre hidrógeno e iodo, los órdenes parciales son 1 y 1. El orden global es 2.En la reacción entre hidrógeno y bromo, el orden parcial con respecto al hidrógeno es 1, con respecto al bromo es 1/2 y el orden global es 3/2.5.- Las unidades de la constante de velocidad k varían. Se deben calcular teniendo en cuenta que la velocidad tiene unidades M/s y las concentraciones MPor ejemplo, en la reacción entre hidrógeno e iodo, la constante de velocidad tiene como unidades M-1s-1, sin embargo, en la reacción entre hidrógeno y bromo sus unidades son M-1/2s-1 |
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DETERMINACIÓN DE LA LEY DE VELOCIDADUn procedimiento para determinar la ley de velocidad hace uso de las velocidades iniciales de reacción. Cuando estas pueden medirse, la simple comparación de esas velocidades y las concentraciones utilizadas, revela los órdenes parciales y global de reacción.Ejemplo:En la reacción F2 (g) + ClO2 (g) = 2 FClO2 (g) se han realizado tres experiencias con diferentes concentraciones iniciales. Las velocidades iniciales medidas son las que indica la siguiente tabla. Determinar la ley de velocidad.
La ley de velocidad debe tener la forma v = k [F2]m[ClO2]nComparando las experiencias 1 y 3 se aprecia que al duplicar la concentración inicial de F2 la velocidad de reacción se duplica. Ese hecho indica que el orden parcial con respecto a F2 es m = 1.Comparando las experiencias 1 y 2 se aprecia que al cuadruplicar la concentración inicial de ClO2 la velocidad de reacción se cuadruplica. Ese hecho indica que el orden parcial con respecto a ClO2 es n = 1.Para calcular la constate de velocidad se pueden utilizar los datos cualquiera de las tres experienciask = 1,2 x 10-3/ 0,10 x 0,010 = 1,2 M-1s-1Por tanto, v = 1,2 [F2][ClO2]Ejemplo:El monóxido de nitrógeno NO, reacciona con hidrógeno según: 2 NO (g) + H2 (g) = N2O (g) + H2O (g). Determinar la ley de velocidad de ese proceso con los datos proporcionados en la siguiente tabla:
La ley de velocidad debe tener la forma v = k [NO]m[H2]nComparando las experiencias 1 y 3 se aprecia que al duplicar la concentración inicial de NO la velocidad de reacción se cuadruplica. Ese hecho indica que el orden parcial con respecto a NO es m = 2.Comparando las experiencias 1 y 2 se aprecia que al duplicar la concentración inicial de H2 la velocidad de reacción se duplica. Ese hecho indica que el orden parcial con respecto a H2 es n = 1.Teniendo en cuenta los valores de la experiencia 1 se puede calcular la constante cinética: k = 2,9 x 102 mol-2L2s-1Por tanto la ley de velocidad es v = 2,9 x 102 [NO]2[H2] |
