Ecuación de Arrhenius
En química física , la ecuación de Arrhenius es una fórmula para la dependencia de la temperatura de las velocidades de reacción . La ecuación fue propuesta por Svante Arrhenius en 1889, basada en el trabajo del químico holandés Jacobus Henricus van 't Hoff, quien había señalado en 1884 que la ecuación de van 't Hoff para la dependencia de la temperatura de las constantes de equilibrio sugiere una fórmula de este tipo para las tasas de tanto reacciones directas como inversas. Esta ecuación tiene una amplia e importante aplicación para determinar la velocidad de las reacciones químicas y para el cálculo de la energía de activación . Arrhenius proporcionó una justificación física y una interpretación de la fórmula.[1] [2] [3] [4] Actualmente, se ve mejor como una relación empírica . [5] : 188 Puede usarse para modelar la variación de temperatura de los coeficientes de difusión, la población de vacantes de cristal, las tasas de fluencia y muchos otros procesos/reacciones inducidos térmicamente. La ecuación de Eyring , desarrollada en 1935, también expresa la relación entre velocidad y energía.
La ecuación de Arrhenius da la dependencia de la constante de velocidad de una reacción química con la temperatura absoluta como
La única diferencia son las unidades de energía de E a : la primera forma usa energía por mol , lo cual es común en química, mientras que la última forma usa energía por molécula directamente, lo cual es común en física. Las diferentes unidades se tienen en cuenta al usar la constante de los gases , R , o la constante de Boltzmann , k B , como multiplicador de la temperatura T.
Las unidades del factor preexponencial A son idénticas a las de la constante de velocidad y variarán según el orden de la reacción. Si la reacción es de primer orden tiene las unidades: s −1 , por lo que suele denominarse factor de frecuencia o frecuencia de intento de la reacción. Más simplemente, k es el número de colisiones que dan como resultado una reacción por segundo, A es el número de colisiones (que conducen a una reacción o no) por segundo que ocurren con la orientación adecuada para reaccionar [7] yes la probabilidad de que cualquier colisión dada resulte en una reacción. Se puede ver que tanto el aumento de la temperatura como la disminución de la energía de activación (por ejemplo, mediante el uso de catalizadores ) dará como resultado un aumento en la velocidad de reacción.
Dado el pequeño rango de temperatura de los estudios cinéticos, es razonable aproximar la energía de activación como independiente de la temperatura. De manera similar, bajo una amplia gama de condiciones prácticas, la débil dependencia de la temperatura del factor preexponencial es insignificante en comparación con la dependencia de la temperatura del factor; excepto en el caso de reacciones limitadas de difusión "sin barreras" , en cuyo caso el factor pre-exponencial es dominante y es directamente observable.
Con esta ecuación se puede estimar aproximadamente que la velocidad de reacción aumenta en un factor de aproximadamente 2 o 3 por cada aumento de temperatura de 10°C.
