Los Gráficos de Arrhenius

La velocidad de una reacción química es muy sensible a los cambios de temperatura. Esta dependencia de la temperatura se explica matemáticamente mediante la ecuación de Arrhenius;que expresa la relación entre la constante de velocidad, la temperatura absoluta, el factor de frecuencia y la energía de activación. La energía de activación y el factor de frecuencia también se pueden determinar gráficamente convirtiendo la ecuación de Arrhenius en una forma no exponencial.

Utilizando los logaritmos naturales en ambos lados, se genera una ecuación para una función lineal. El valor de la pendiente corresponde al valor negativo de la energía de activación sobre la constante del gas, y la intersección con el eje y corresponde al logaritmo natural del factor de frecuencia. Esta ecuación se puede utilizar para generar una gráfica llamada gráfica de Arrhenius, en la que el logaritmo natural de la constante de velocidad se designa como una función de la inversa de la temperatura en kelvins.

Los datos cinéticos de experimentos y reacciones se pueden ilustrar y analizar utilizando este gráfico de Arrhenius. En este ejemplo, el gráfico produce una línea recta. El valor de la pendiente dado en kelvins se iguala al valor negativo de la energía de activación sobre R.Después de asignar el valor de la constante de gas y despejar la energía de activación, se obtiene un valor de 93, 1 kilojulios por mol.

Además, la intersección con el eje y de 26, 8 es igual al logaritmo natural del factor de frecuencia. Por lo tanto, la solución para A da el valor de 4, 36 10¹¹ con la unidad de uno sobre molaridad-segundos, la misma unidad que la constante de velocidad. En casos de datos cinéticos limitados o dificultades con la representación gráfica, se puede utilizar una forma de dos puntos de la ecuación de Arrhenius para calcular la energía de activación de una manera no gráfica.

En tales casos, la forma no exponencial de la ecuación de Arrhenius se modifica para incluir constantes de velocidad a dos temperaturas diferentes. La substracción y el reordenamiento subsiguientes de la expresión producen la forma de dos puntos de la ecuación de Arrhenius, que se utiliza para calcular la energía de activación a partir de constantes de velocidad generadas experimentalmente a dos temperaturas diferentes. Cuando se substituyen los valores, se calcula que la energía de activación para esta reacción es de 145 kilojulios por mol.