Constante de velocidad

En cinética química, la constante k que aparece en las ecuaciones de velocidad es función de T y P, y recibe el nombre de constante de velocidad o coeficiente de velocidad. Algunos científicos emplean el primer término cuando se cree que la reacción es elemental y el último cuando se sabe que la reacción ocurre en más de una etapa.

Las unidades de la constante de velocidad o el coeficiente de velocidad varían con el orden de la reacción. Supóngase, por ejemplo, que una reacción es de primer orden, es decir:

$v=k[\mathrm {A} ]\,$

En este caso la constante cinética tendría como unidad el s^-1.

Dependencia de la temperatura

Cada coeficiente de velocidad de reacción k tiene una dependencia de la temperatura, que es dada usualmente por la ecuación de Arrhenius:

$k=A{\mathrm {e} }^{-{\frac {E_{\mathrm {a} }}{RT}}}$

E_a es la energía de activación y R es la constante universal de los gases. Dado que a la temperatura T, las moléculas tienen energías dadas por una distribución de Boltzmann, se puede esperar que el número de colisiones con energía mayor que E_a sea proporcional a ${\mathrm {e} }^{-{\frac {E_{\mathrm {a} }}{RT}}}$. A es el factor pre-exponencial o factor de frecuencia o factor de Arrhenius.

Los valores de A y E_a son dependientes de la reacción. También es posible ecuaciones más complejas, que describen la dependencia de la temperatura de otras constantes de velocidad, que no siguen este esquema.​

Otra expresión parecida a la ecuación de Arrhenius aparece en la "teoría del estado de transición" de las reacciones químicas, formulada por Eugene Wigner, Henry Eyring, Michael Polanyi y M. G. Evans en los años 1930s. Esto toma varias formas, pero una de las más comunes es la ecuación de Eyring:

$\ k={\frac {k_{\mathrm {B} }T}{h}}{\mathrm {e} }^{-{\frac {\Delta G^{\ddagger }}{RT}}}$

donde ΔG^‡ es la energía libre de Gibbs de activación, k_B es la constante de Boltzmann, y h es la constante de Planck.

Referencias

• Datos: Q658700