4.- Dependencia de la constante de velocidad con la temperatura

4.1 Ecuación de Arrhenius

Es una relación entre la constante de velocidad de una reacción y la temperatura a la cual transcurre la misma.

k = A·e-Ea/RT

Donde:

k: constante de velocidad de la reacción. Las unidades dependerán del orden global.

A: factor de frecuencia o factor preexponencial. Es un índice relacionado con la frecuencia de las colisiones entre las moléculas de reactivos y sus unidades dependerán de las de k.

Ea: energía de activación de la reacción, normalmente dada en kJ·mol-1

R: constante de los gases ideales. Si Ea viene dada en kJ·mol-1, su valor es 8,31·10-3 kJ·mol-1·K

T: temperatura, en kelvin

Problema:

En una reacción en fase gaseosa, Ea = 103 kJ/mol,  con la constante de velocidad k = 0.0850 min -¹ a 273 grados kelvin. ¿Cuál será la constante de velocidad k a 323 ºK?

K2= 0.0856 min-1

4.2 Energía de Activación

 La energía mínima que se necesita para iniciar una reacción química se llama energía de activación, Ea y varía   de   una          reacción a             otra.

Los datos siguientes dan la dependencia de k con T para la reacción:

N2O5 (g)  2NO2 (g) + ½ O2 (g)

Calcula la energía de activación de la reacción.

Como ya se ha comentado, el proceso de resolución implicaría el uso de la ecuación de Arrhenius linealizada. Para ello se comenzaría por añadir dos columnas a la tabla (1/T y lnk), se realizaría el ajuste y finalmente se despejaría el valor de Ea a partir de la pendiente

Puesto que k varía con T según la ecuación de Arrhenius, ln k varía frente a 1/T según una línea recta. La pendiente de ésta es –Ea/R (ver ecuación 3). Tras despejar damos el resultado final:

Ea = 102.89 KJ/mol