Obre el menú principal

La velocitat de reacció és la velocitat a què es produeix una reacció química. Relaciona el canvi en la concentració dels reactius o els productes amb el temps. S'expressa en mol/l·s.

Al principi de la reacció, quan la concentració de reactius és alta, la probabilitat que les molècules dels reactius xoquin és més alta i per tant la velocitat també ho és; a mesura que la reacció progressa, la concentració de reactius disminueix gradualment i arriba a zero quan tota la substància ha reaccionat.

La velocitat instantània de la reacció d'aparició d'un producte està donada per la variació de la concentració d'una substància química amb el temps:

La velocitat d'aparició d'un producte és igual a la velocitat de desaparició d'un reactiu.

Velocitat instantània de reaccióModifica

Sabent que la velocitat mitjana d'una reacció es pot definir com

 

on

  •   és la concentració.
  •   és el temps.

I sabent que la velocitat instantània d'una reacció es pot definir com

 

Aleshores, per a una reacció   podem definir la velocitat instantània com:

 

on

  •  ,  ,   i   són els coeficients estequiomètrics de les espècies A, B, C i D respectivament.
  •  ,  ,   i   són les concentracions de les espècies A, B , C i D respectivament.

Aquesta equació es pot reescriure, donant lloc a l'anomenada velocitat de reacció:

 

Equació de velocitatModifica

L'equació de velocitat expressa la relació d'una reacció i les concentracions de reactius a una temperatura determinada. Per a una reacció amb N reactius, la velocitat s'expressa com:

 

on:

  •   és la constant de velocitat.
  •   és la concentració del reactiu i-èssim.
  •   és l'orde parcial del reactiu i-èssim.

Es parteix d'una reacció qualsevol:

 

I d'aquesta reacció, tenim que l'equació és igual a:

 

On   i   són els ordres parcials de la reacció.

L'equació de velocitat d'una reacció només es pot determinar empíricament i només és aplicable als reactius de la reacció.

Lleis de velocitat integradesModifica

Les lleis de velocitat integrades ens permeten conèixer la concentració de reactius o productes per a qualsevol temps una vegada s'hagi iniciat la reacció.

Llei de velocitat integrada d'ordre zeroModifica

En una reacció d'ordre zero, la velocitat és contant (en  ). Llavors, la diferència en la concentració d'un reactiu en el seu valor inicial,  , és proporcional al temps d'interès,  :

 

Aleshores, la concentració del reactiu A en el temps t és:

 

Llei de velocitat integrada de primer ordreModifica

En una reacció de primer ordre, la velocitat no és constant. Per tant podem expressar la velocitat com:

 

Que també es pot escriure com:

 

Integrant aquesta equació:

 

Per tant:

 

Llavors:

 

Aplicant exponencials, obtenim que la concentració del reactiu A en el temps t és:

 

Llei de velocitat integrada de segon ordreModifica

En una reacció de segon ordre, la llei de velocitat és defineix amb una equació diferencial d'aquest tipus:

 

Que es pot transformar en:

 

Integrant aquesta equació amb els mateixos límits que en el cas de la reacció de primer ordre:

 

Per tant:

 

Aleshores, la concentració del reactiu A en el temps t és: