Calcular la velocidad de reacción y la concentración con el tiempo
Elige qué calcular: la velocidad media entre dos instantes, la concentración con la ley integrada de velocidad o el efecto de la temperatura (Arrhenius).
En resumen
La velocidad de reacción sigue la ley v = k · [A]ⁿ. En una reacción de primer orden, [A] = [A]₀ · e^(−kt): con k = 0,1 s⁻¹ y [A]₀ = 1 M, a los 10 s quedan e⁻¹ ≈ 0,368 M, y la vida media es ln 2 / k ≈ 6,93 s.
Velocidad de reacción
- v: velocidad de reacción, en mol/(L·s).
- [A]: concentración del reactivo A, en mol/L (los corchetes son «concentración de»).
- Δt: tiempo transcurrido.
- k: constante de velocidad, que depende de la temperatura.
- n: orden de reacción, que se determina experimentalmente.
Leyes integradas
| Orden | Concentración | Vida media |
|---|---|---|
| 0 | [A] = [A]₀ − kt | [A]₀ / 2k |
| 1 | [A] = [A]₀ · e^(−kt) | ln 2 / k |
| 2 | 1/[A] = 1/[A]₀ + kt | 1 / (k[A]₀) |
Ecuación de Arrhenius
Explica por qué la temperatura acelera las reacciones: con Ea = 50 kJ/mol, subir de 25 °C a 35 °C casi duplica la velocidad. Los catalizadores funcionan bajando la energía de activación.
Ejemplos resueltos
Reacción de orden 1 con k = 0,05 s⁻¹ y [A]₀ = 0,8 M. ¿Cuánto queda a los 20 s?
[A] = 0,8 · e^(−0,05 · 20) = 0,8 · e⁻¹ ≈ 0,294 M. Vida media: ln 2 / 0,05 ≈ 13,9 s.
Probar este ejemploUn reactivo pasa de 0,5 M a 0,35 M en 30 s. ¿Velocidad media?
v = −(0,35 − 0,5) / 30 = 0,005 mol/(L·s).
Probar este ejemploCon Ea = 50 kJ/mol y k = 0,002 a 25 °C, ¿cuánto vale k a 35 °C?
ln(k₂/k₁) = (50 000 / 8,314) · (1/298,15 − 1/308,15) ≈ 0,655, así que k₂ ≈ 0,002 · 1,92 ≈ 0,0038: casi el doble.
Probar este ejemploUn poco de historia
Svante Arrhenius propuso en 1889 la ecuación que relaciona la velocidad de una reacción con la temperatura y la energía de activación. Recibió el Nobel de Química en 1903 y fue también de los primeros en calcular, en 1896, cuánto calentaría la Tierra el aumento del CO₂ en la atmósfera.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la velocidad de una reacción?
Dividiendo el cambio de concentración entre el tiempo: si un reactivo pasa de 0,5 a 0,35 mol/L en 30 s, v = 0,15 / 30 = 0,005 mol/(L·s).
¿Cómo se calcula la vida media de una reacción de primer orden?
Con t½ = ln 2 / k = 0,693 / k. No depende de la concentración inicial, igual que en la desintegración radiactiva.
¿Para qué sirve la ecuación de Arrhenius?
Para saber cómo cambia la constante de velocidad con la temperatura, o para calcular la energía de activación a partir de k a dos temperaturas.
También te puede servir. Calculadoras relacionadas.
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