Calculadora de Velocidad de Reacción
Calcule velocidades de reacción, constantes de velocidad y analice la cinética química
Ley de Velocidad: v = k[A]^m[B]^n
Calcule la velocidad de reacción dada la constante de velocidad y las concentraciones
Las unidades dependen del orden total de reacción
Calculadora de Vida Media
Calcule la vida media basándose en el orden de reacción y la constante de velocidad
Concentración vs. Tiempo
Calcule la concentración en el tiempo t usando leyes de velocidad integradas
Ecuación de Arrhenius: k = Ae^(-Ea/RT)
Calcule la constante de velocidad a diferentes temperaturas
Resultado
Pasos del Cálculo
Información Adicional
Órdenes de Reacción y Leyes de Velocidad
Reacciones de Orden Cero
Ley de Velocidad: v = k
Ley de Velocidad Integrada: [A] = [A]₀ - kt
Vida Media: t₁/₂ = [A]₀ / 2k
Unidades de k: M/s o M·s⁻¹
La velocidad es independiente de la concentración. Rara en solución, común en superficies catalíticas.
Reacciones de Primer Orden
Ley de Velocidad: v = k[A]
Ley de Velocidad Integrada: ln[A] = ln[A]₀ - kt
Vida Media: t₁/₂ = ln(2) / k = 0.693 / k
Unidades de k: s⁻¹ o tiempo⁻¹
La vida media es constante (independiente de la concentración). Común en la desintegración radiactiva y muchas descomposiciones.
Reacciones de Segundo Orden
Ley de Velocidad: v = k[A]² o v = k[A][B]
Ley de Velocidad Integrada: 1/[A] = 1/[A]₀ + kt
Vida Media: t₁/₂ = 1 / (k[A]₀)
Unidades de k: M⁻¹s⁻¹ o L·mol⁻¹·s⁻¹
La vida media aumenta a medida que la concentración disminuye. Común en reacciones bimoleculares.
Ecuación de Arrhenius
La ecuación de Arrhenius describe cómo la constante de velocidad de reacción (k) depende de la temperatura:
k = Ae^(-Ea/RT)
o ln(k) = ln(A) - Ea/RT
k = constante de velocidad
A = factor pre-exponencial (factor de frecuencia)
Ea = energía de activación (J/mol o kJ/mol)
R = constante de los gases (8.314 J/(mol·K))
T = temperatura (Kelvin)
Forma de Dos Puntos
ln(k₂/k₁) = (Ea/R)(1/T₁ - 1/T₂)
Use esta forma para calcular Ea a partir de dos constantes de velocidad a diferentes temperaturas
Problemas de Ejemplo
Ejemplo 1: Vida Media de Primer Orden
Problema: Una reacción de primer orden tiene k = 0.0693 s⁻¹. ¿Cuál es la vida media?
Solución:
t₁/₂ = 0.693 / k
t₁/₂ = 0.693 / 0.0693 s⁻¹
t₁/₂ = 10.0 s
Ejemplo 2: Concentración vs. Tiempo
Problema: Para una reacción de primer orden con k = 0.05 s⁻¹ y [A]₀ = 1.0 M, encuentre [A] en t = 10 s.
Solución:
ln[A] = ln[A]₀ - kt
ln[A] = ln(1.0) - (0.05)(10)
ln[A] = 0 - 0.5 = -0.5
[A] = e^(-0.5) = 0.607 M
Ejemplo 3: Ecuación de Arrhenius
Problema: Calcule k a 298 K si Ea = 50 kJ/mol y A = 1.0 × 10¹⁰ s⁻¹.
Solución:
k = Ae^(-Ea/RT)
k = (1.0×10¹⁰)e^(-50000/(8.314×298))
k = (1.0×10¹⁰)e^(-20.18)
k = 1.78 × 10¹ s⁻¹
Aplicaciones de la Cinética Química
1. Desarrollo Farmacéutico
Comprender la cinética de reacción ayuda a predecir la estabilidad de los medicamentos, la vida útil y las tasas de metabolismo en el cuerpo. La cinética de primer orden a menudo describe la eliminación de fármacos.
2. Ciencia de los Alimentos
Los estudios cinéticos determinan las temperaturas óptimas de almacenamiento y predicen el deterioro de los alimentos. La ecuación de Arrhenius ayuda a estimar la vida útil a diferentes temperaturas.
3. Catálisis
Los estudios de velocidad de reacción revelan la efectividad del catalizador y el mecanismo. Una energía de activación más baja significa reacciones más rápidas a la misma temperatura.
4. Química Ambiental
La cinética de degradación de contaminantes ayuda a predecir los tiempos de limpieza ambiental. Comprender los órdenes de reacción guía las estrategias de remediación.
5. Procesos Industriales
Optimización de las condiciones de reacción para máximo rendimiento y eficiencia. El control de temperatura basado en la energía de activación reduce los costos energéticos.
Referencias
Los cálculos de cinética de reacción se basan en principios fundamentales de química física de fuentes confiables:
Nota: Estos cálculos asumen condiciones ideales y reacciones elementales. Las reacciones complejas pueden tener diferentes leyes de velocidad. La determinación experimental del orden de reacción y las constantes de velocidad es esencial para un análisis cinético preciso. Siempre considere factores como la dependencia de la temperatura y los efectos del catalizador en sistemas reales.
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