Dependencia de la temperatura

La medida de la rapidez con la que se produce una reacción se denomina velocidad de reacción. La velocidad de una reacción química está definida por la ley de velocidad, que describe la relación entre la velocidad de la reacción y las concentraciones de reactivo. En esta ecuación, k es la constante de velocidad, A y B son los dos reactivos, y m y n son sus respectivos órdenes de reacción.

La constante de tasa convierte la relación en las unidades de tasa adecuadas, moles por litro por segundo. Por lo tanto, la constante de velocidad tiene diferentes unidades, dependiendo del orden general de la reacción. Sin embargo, la constante de tasa tiene más importancia que la simple conversión de unidades. La constante de velocidad está relacionada con la cantidad mínima de energía requerida para que ocurra una reacción química, llamada energía de activación.

En una reacción, los reactivos se encuentran en un estado inicial de energía potencial. A medida que avanza la reacción, debe superar una cierta energía potencial, la energía de activación, antes de alcanzar su estado final. La energía neta de la reacción es la diferencia entre el estado inicial y el final. Esta diferencia puede ser negativa, lo que significa que la reacción libera energía, o positiva, lo que significa que absorbe energía.

Si no hay suficiente energía disponible para superar la energía de activación, la reacción no continuará. En algunos casos, la energía puede suministrarse en forma de calor. Esto proporciona energía adicional para superar la barrera de la activación, y la reacción puede continuar. También se puede agregar un catalizador, que proporciona una vía alternativa de menor energía de activación entre los reactivos y los productos.

Los catalizadores no se consumen en la reacción y, por lo tanto, no afectan a la energía neta de la reacción. La energía de activación se determina experimentalmente y se relaciona con la constante de reacción k mediante la ecuación de Arrhenius, donde A es el factor preexponencial o de frecuencia, R es la constante universal del gas y T es la temperatura absoluta a la que se produce la reacción.

A partir de esta ecuación, sabemos que aumentar la temperatura de reacción o disminuir la energía de activación aumenta la constante de velocidad. Volviendo a la ecuación de la ley de la tasa, se deduce que una constante de velocidad más alta da como resultado una velocidad de reacción más alta. Esto tiene sentido porque a medida que aumenta la temperatura, las moléculas se mueven más rápido y chocan con más frecuencia, lo que resulta en una mayor fracción de moléculas con mayor energía que la energía de activación.

En este laboratorio, aprenderá a medir experimentalmente la energía de activación de una reacción utilizando la descomposición del peróxido de hidrógeno como reacción modelo.