Ley de velocidad

Core idea

Overview

La ley de velocidad relaciona matemáticamente la velocidad de una reacción química con las concentraciones molares de sus reactivos. Utiliza una constante de proporcionalidad llamada constante de velocidad, k, y los órdenes de los reactivos, m y n, que indican la sensibilidad de la velocidad ante los cambios en la concentración de cada sustancia.

When to use: Aplica esta ecuación cuando necesites calcular la velocidad instantánea de una reacción o determinar el orden de reacción a partir de datos cinéticos experimentales. Es válida en condiciones en las que la temperatura se mantiene constante, ya que la constante de velocidad k depende de la temperatura.

Why it matters: Esta fórmula es fundamental para diseñar reactores químicos seguros y predecir la vida útil de los productos farmacéuticos. Al identificar el orden de reacción, los químicos pueden deducir el mecanismo molecular y la secuencia de pasos que se producen a nivel atómico.

Symbols

Variables

k = Rate Constant, [A] = Concentration of A, [B] = Concentration of B, m = Order wrt A, n = Order wrt B

k

Rate Constant

units

[A]

Concentration of A

m o l / d m^{3}

[B]

Concentration of B

m o l / d m^{3}

m

Order wrt A

Variable

n

Order wrt B

Variable

rate

Rate

m o l / d m^{3} / s

Walkthrough

Derivation

Fórmula: Ley de velocidad

Relaciona la velocidad de reacción con las concentraciones de los reactivos (o presiones parciales) utilizando órdenes determinados experimentalmente y una constante de velocidad dependiente de la temperatura.

Los órdenes de reacción se determinan experimentalmente (por ejemplo, velocidades iniciales), no a partir de la estequiometría global.
La temperatura es constante mientras se mide la constante de velocidad k.

1

Establecer la forma general:

La velocidad depende de las concentraciones de los reactivos elevadas a sus órdenes m y n; el orden global es m+n.

Rate = k [A]^{m} [B]^{n}

2

Interpretar la constante de velocidad:

k es una constante para una reacción dada a una temperatura dada (cambia con la temperatura).

k

Result

k

Source: AQA A-Level Chemistry — Kinetics

Free formulas

Rearrangements

Solve for $k$

Despejar k

k = \frac{r a t e}{[ A ] ^{m} [ B ] ^{n}}

Para que la velocidad sea constante (k) el tema de la ecuación de la ley de velocidad, divida ambos lados por los términos de concentración [A]^m[B]^n.

Difficulty: 2/5

Solve for [A]

Despejar [A]

[A] = (\frac{r a t e}{k [ B ] ^{n}})^{\frac{1}{m}}

Comience por la ley de tasas, tasa = k[A]^m[B]^n. Para convertir a [A] en el sujeto, primero divida ambos lados por k[B]^n, luego eleve ambos lados a la potencia de 1/m.

Difficulty: 2/5

Solve for [B]

Despejar [B]

[B] = (\frac{r a t e}{k [ A ] ^{m}})^{\frac{1}{n}}

Para hacer que [B] sea el sujeto de la ecuación de la ley de velocidad, primero aísle [B]^n dividiendo por k[A]^m, luego eleve ambos lados a la potencia de $\frac{1}{n}$ .

Difficulty: 2/5

Solve for $m$

Despejar m

m = \frac{ln ( \frac{r a t e}{k [ B ] ^{n}} )}{ln [ A ]}

Comience desde la ecuación de la ley de tasas. Aísle el término que contiene el exponente $m$ dividiendo ambos lados por $k [B]^{n}$ . Toma el logaritmo natural de ambos lados para mover $m$ del exponente a un multiplicador.

Difficulty: 2/5

Solve for $n$

Despejar n

n = \frac{ln ( \frac{r a t e}{k [ A ] ^{m}} )}{ln [ B ]}

Empezar por la ley de tarifas. Para hacer que n sea el sujeto, aísle el término de potencia, tome logaritmos naturales y luego divida por ln[B].

Difficulty: 2/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Visual intuition

Graph

El gráfico sigue una curva de ley de potencia donde la velocidad aumenta junto con la concentración de A, curvándose hacia arriba si el exponente m es mayor que uno o hacia abajo si está entre cero y uno. Para un estudiante de química, esta forma ilustra que a bajas concentraciones la reacción avanza lentamente, mientras que concentraciones más altas aceleran significativamente la velocidad de formación del producto dependiendo del orden de reacción. La característica más importante de esta curva es la pendiente, que revela qué tan sensible es la velocidad de reacción global a cambios en la cantidad de reactivo A presente en el sistema.

Graph type: power_law

Why it behaves this way

Intuition

La ley de velocidad describe la velocidad de reacción como un resultado estadístico de colisiones moleculares, donde la frecuencia de colisiones efectivas es proporcional a las concentraciones de los reactivos, ponderándose sus influencias individuales.

Term

La velocidad instantánea a la que los reactivos se convierten en productos o viceversa.

Qué tan rápido avanza la reacción en un momento específico; una velocidad más alta significa que la reacción termina más rápidamente.

Term

La constante de velocidad, un factor de proporcionalidad único para una reacción dada a una temperatura específica, que refleja su velocidad intrínseca.

Una 'k' más alta significa que la reacción es inherentemente más rápida, incluso con las mismas concentraciones de reactivos, debido a factores como una energía de activación más baja o colisiones efectivas más frecuentes.

Term

Concentración molar del reactivo A, que representa la cantidad de sustancia por unidad de volumen.

Cuanto más concentrado esté un reactivo, más probable es que sus moléculas colisionen y reaccionen, lo que generalmente conduce a una velocidad más rápida.

Term

Concentración molar del reactivo B, que representa la cantidad de sustancia por unidad de volumen.

Cuanto más concentrado esté un reactivo, más probable es que sus moléculas colisionen y reaccionen, lo que generalmente conduce a una velocidad más rápida.

Term

El orden de reacción con respecto al reactivo A, un exponente determinado experimentalmente que indica cómo la velocidad depende de la concentración de ese reactivo.

Si m=1, duplicar [A] duplica la velocidad. Si m=2, duplicar [A] cuadruplica la velocidad. Si m=0, cambiar [A] no tiene efecto sobre la velocidad.

Term

El orden de reacción con respecto al reactivo B, un exponente determinado experimentalmente que indica cómo la velocidad depende de la concentración de ese reactivo.

Si n=1, duplicar [B] duplica la velocidad. Si n=2, duplicar [B] cuadruplica la velocidad. Si n=0, cambiar [B] no tiene efecto sobre la velocidad.

Signs and relationships

^m: El exponente 'm' (orden de reacción) cuantifica la sensibilidad no lineal de la velocidad de reacción a cambios en la concentración del reactivo A, determinado empíricamente y reflejando la molecularidad del paso determinante de la velocidad.
^n: El exponente 'n' (orden de reacción) cuantifica la sensibilidad no lineal de la velocidad de reacción a cambios en la concentración del reactivo B, determinado empíricamente y reflejando la molecularidad del paso determinante de la velocidad.

Free study cues

Insight

Canonical usage

The reaction rate is typically expressed in molarity per second (mol L-1 s-1), with reactant concentrations in molarity (mol L-1), and the rate constant 'k' having units that ensure dimensional consistency based on the overall reaction order.

One free problem

Practice Problem

A reaction has the rate law: rate = k[A][B]^2. The rate constant k = 0.015 dm^6 mol^-2 s^-1. If [A] = 0.3 mol/dm^3 and [B] = 0.2 mol/dm^3, calculate the reaction rate.

Hint: velocidad = k[A]ᵐ[B]ⁿ. Eleva primero al cuadrado [B], después multiplica todos los términos.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

Al predecir how doubling reactant concentration affects rate, Rate law se utiliza para calcular Rate from Rate Constant, Concentration of A, and Concentration of B. El resultado importa porque ayuda a conectar las cantidades medidas con el rendimiento de reacción, concentración, cambio de energía, tasa o equilibrio.

Study smarter

Tips

Los exponentes m y n deben determinarse experimentalmente; no son necesariamente los coeficientes de la ecuación ajustada.
Las unidades de k cambian en función del orden global (m + n) para garantizar que la velocidad esté siempre en M/s.
Los reactivos de orden cero no afectan a la velocidad, independientemente de cuánto cambie su concentración.

Avoid these traps

Common Mistakes

Utilizar los coeficientes estequiométricos como órdenes.
Olvidar que las unidades de k dependen del orden.

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Related Formulas

Common questions

Frequently Asked Questions

Relaciona la velocidad de reacción con las concentraciones de los reactivos (o presiones parciales) utilizando órdenes determinados experimentalmente y una constante de velocidad dependiente de la temperatura.

Aplica esta ecuación cuando necesites calcular la velocidad instantánea de una reacción o determinar el orden de reacción a partir de datos cinéticos experimentales. Es válida en condiciones en las que la temperatura se mantiene constante, ya que la constante de velocidad k depende de la temperatura.

Esta fórmula es fundamental para diseñar reactores químicos seguros y predecir la vida útil de los productos farmacéuticos. Al identificar el orden de reacción, los químicos pueden deducir el mecanismo molecular y la secuencia de pasos que se producen a nivel atómico.

Utilizar los coeficientes estequiométricos como órdenes. Olvidar que las unidades de k dependen del orden.

Al predecir how doubling reactant concentration affects rate, Rate law se utiliza para calcular Rate from Rate Constant, Concentration of A, and Concentration of B. El resultado importa porque ayuda a conectar las cantidades medidas con el rendimiento de reacción, concentración, cambio de energía, tasa o equilibrio.

Los exponentes m y n deben determinarse experimentalmente; no son necesariamente los coeficientes de la ecuación ajustada. Las unidades de k cambian en función del orden global (m + n) para garantizar que la velocidad esté siempre en M/s. Los reactivos de orden cero no afectan a la velocidad, independientemente de cuánto cambie su concentración.

References

Sources

Atkins' Physical Chemistry
Wikipedia: Rate law
Atkins' Physical Chemistry, 11th Edition
IUPAC Gold Book (Reaction rate, Rate constant, Order of reaction)
Bird, Stewart, Lightfoot - Transport Phenomena, 2nd Edition
Atkins' Physical Chemistry, 11th Edition, Peter Atkins, Julio de Paula, James Keeler
IUPAC Gold Book (Compendium of Chemical Terminology)
Wikipedia: Rate equation

Overview

Variables

Derivation

Establecer la forma general:

Interpretar la constante de velocidad:

Rearrangements

Graph

Intuition

Insight

Practice Problem

Real-World Context

Tips

Common Mistakes

Related Formulas

Arrhenius equation

Frequently Asked Questions

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