Concentración y Ley de Velocidad

La velocidad de una reacción depende a menudo de las concentraciones de reactivo. Para cualquier reacción, la relación entre la velocidad de reacción y las concentraciones de reactivo se puede expresar matemáticamente usando una ley de velocidad o la ecuación de velocidad. En una ley de velocidad, k es la constante de proporcionalidad, o la constante de velocidad, y n es el orden de reacción con respecto a un solo reactivo, cuyo valor suele ser un número entero.

En las leyes de velocidad para reacciones de reactivos múltiples, el orden de reacción general es la suma de todos los órdenes de reactivos. Para cada reactivo, la velocidad de reacción, la constante de velocidad, la concentración y el orden de reacción se determinan experimentalmente. La ley de velocidad expresa la relación entre todos estos parámetros.

Los órdenes de reactivos individuales comúnmente toman los valores 0, 1 o 2 y, según el orden de reacción general, las reacciones químicas se pueden clasificar como reacciones de orden cero, de primer orden o de segundo orden. Una reacción química de un solo reactivo, o unimolecular, para la cual la velocidad de reacción permanece constante durante toda su duración es una reacción de orden cero. El orden de los reactivos en una reacción de orden cero es cero y, de acuerdo con la ley de velocidad, la concentración de reactivos se eleva a la potencia cero.

Dado que el valor de cualquier número elevado a la potencia cero es uno, la velocidad de reacción de una reacción de orden cero es igual a la constante de velocidad y, por lo tanto, independiente de la concentración de reactivo. Por lo tanto, en una reacción de orden cero, incluso cuando la concentración del reactivo disminuye, la velocidad de reacción no disminuye. Una reacción química unimolecular donde la velocidad de reacción es directamente proporcional a la concentración del reactivo es una reacción de primer orden.

El orden de los reactivos para una reacción de primer orden es uno y, según la ley de velocidad, la concentración del reactivo se eleva a la primera potencia. Dado que el valor de cualquier número elevado a la potencia de uno sigue siendo el mismo, la velocidad de reacción de una reacción de primer orden depende directamente de la concentración de reactivo. A medida que disminuye la concentración de reactivo, la velocidad de reacción disminuye proporcionalmente de manera lineal.

Una reacción química unimolecular donde la velocidad de reacción depende del cuadrado de la concentración del reactivo es una reacción de segundo orden. El orden de los reactivos es dos y la concentración del reactivo se eleva a la segunda potencia. Por consiguiente, la velocidad de reacción en una reacción de segundo orden depende directamente del cuadrado de la concentración de reactivo.

A medida que disminuye la concentración de reactivo, la velocidad de reacción disminuye exponencialmente de manera cuadrática.