Constante da taxa de reação: definição e equação

o taxa constante é um fator de proporcionalidade na lei de taxas de cinética química que relaciona a concentração molar de reagentes à taxa de reação. Também é conhecido como o taxa de reação constante ou coeficiente de taxa de reação e é indicado em uma equação pela letra k.

Principais tópicos: Rate Constant

Para uma reação química geral:

aA + bB → cC + dD

a taxa da reação química pode ser calculado como:

Taxa = k [A]^uma[B]^b

Reorganizando os termos, a constante da taxa é:

constante de taxa (k) = taxa / ([A]^uma[B]^uma)

Aqui, k é a constante de velocidade e [A] e [B] são as concentrações molares dos reagentes A e B.

As letras aeb representam o ordem da reação em relação a A e a ordem da reação em relação a b. Seus valores são determinados experimentalmente. Juntos, eles dão a ordem da reação, n:

a + b = n

Por exemplo, se dobrar a concentração de A dobrar a taxa de reação ou quadruplicar a concentração de A quadruplica a taxa de reação, então a reação é de primeira ordem em relação a A. A constante da taxa é:

k = taxa / [A]

Se você dobrar a concentração de A e a taxa de reação aumentar quatro vezes, a taxa de reação será proporcional ao quadrado da concentração de A. A reação é de segunda ordem em relação a A.

k = taxa / [A]²

A constante de taxa também pode ser expressa usando o Equação de Arrhenius:

k = Ae^{-Ea / RT}

Aqui, A é uma constante para a frequência de colisões de partículas, Ea é a energia de ativação da reação, R é a constante universal de gás e T é a temperatura absoluta. Pela equação de Arrhenius, é evidente que temperatura é o homem fator que afeta a taxa de uma reação química. Idealmente, a taxa constante é responsável por todas as variáveis ​​que afetam a taxa de reação.

As unidades da taxa constante dependem da ordem da reação. Em geral, para uma reação com a ordem a + b, as unidades da taxa constante são mol^1−(m+n)·EU^(m+n)−1S⁻¹

• Para uma reação de ordem zero, a constante de velocidade possui unidades molares por segundo (M / s) ou mole por litro por segundo (mol·L⁻¹S⁻¹)
• Para uma reação de primeira ordem, a constante de taxa tem unidades de por segundo de s^-1
• Para uma reação de segunda ordem, a constante de taxa possui unidades de litro por mole por segundo (L · mol⁻¹S⁻¹) ou (M⁻¹S⁻¹)
• Para uma reação de terceira ordem, a constante de taxa possui unidades de litro ao quadrado por mole quadrados por segundo (L²· Mol⁻²S⁻¹) ou (M⁻²S⁻¹)

Para reações de ordem superior ou reações químicas dinâmicas, os químicos aplicam uma variedade de simulações de dinâmica molecular usando software de computador. Esses métodos incluem a Teoria da sela dividida, o procedimento de Bennett Chandler e o Milestoning.

Apesar do nome, a constante de taxa não é realmente uma constante. isto só é válido a uma temperatura constante. É afetado pela adição ou alteração de um catalisador, alteração da pressão ou até agitação dos produtos químicos. Não se aplica se algo mudar em uma reação além da concentração dos reagentes. Além disso, não funciona muito bem se uma reação contém moléculas grandes em alta concentração porque a equação de Arrhenius assume que os reagentes são esferas perfeitas que executam colisões ideais.

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