Constante de vitesse de réaction: définition et équation

le constante de vitesse est un facteur de proportionnalité dans la loi de taux de cinétique chimique qui relie la concentration molaire des réactifs à la vitesse de réaction. Il est également connu sous le nom de constante de vitesse de réaction ou coefficient de vitesse de réaction et est indiqué dans une équation par la lettre k.

Points clés à retenir: Taux constant

Pour une réaction chimique générale:

aA + bB → cC + dD

le vitesse de la réaction chimique peut être calculé comme suit:

Taux = k [A]^une[B]^b

En réarrangeant les termes, la constante de vitesse est:

constante de vitesse (k) = Taux / ([A]^une[B]^une)

Ici, k est la constante de vitesse et [A] et [B] sont les concentrations molaires des réactifs A et B.

Les lettres a et b représentent le ordre de la réaction par rapport à A et l'ordre de la réaction par rapport à b. Leurs valeurs sont déterminées expérimentalement. Ensemble, ils donnent l'ordre de la réaction, n:

a + b = n

Par exemple, si doubler la concentration de A double la vitesse de réaction ou quadrupler la concentration de A quadruple la vitesse de réaction, alors la réaction est de premier ordre par rapport à A. La constante de vitesse est:

k = Taux / [A]

Si vous doublez la concentration de A et que la vitesse de réaction augmente quatre fois, la vitesse de la réaction est proportionnelle au carré de la concentration de A. La réaction est de second ordre par rapport à A.

k = Taux / [A]²

La constante de vitesse peut également être exprimée en utilisant Équation d'Arrhenius:

k = Ae^{-Ea / RT}

Ici, A est une constante de la fréquence des collisions de particules, Ea est la énergie d'activation de la réaction, R est la constante de gaz universelle, et T est le température absolue. D'après l'équation d'Arrhenius, il apparaît que Température est le principal facteur qui affecte la vitesse d'une réaction chimique. Idéalement, la constante de vitesse représente toutes les variables ayant un impact sur la vitesse de réaction.

Les unités de la constante de vitesse dépendent de l'ordre de réaction. En général, pour une réaction d'ordre a + b, les unités de la constante de vitesse sont mol^1−(m+n)· L^(m+n)−1· S⁻¹

• Pour une réaction d'ordre zéro, la constante de vitesse a des unités molaires par seconde (M / s) ou mole par litre par seconde (mol·L⁻¹· S⁻¹)
• Pour une réaction de premier ordre, la constante de vitesse a des unités par seconde de s^-1
• Pour une réaction de second ordre, la constante de vitesse a des unités de litre par mole par seconde (L · mol⁻¹· S⁻¹) ou (M⁻¹· S⁻¹)
• Pour une réaction du troisième ordre, la constante de vitesse a des unités de litre carré par mole carrés par seconde (L²· Mol⁻²· S⁻¹) ou (M⁻²· S⁻¹)

Pour les réactions d'ordre supérieur ou pour les réactions chimiques dynamiques, les chimistes appliquent diverses simulations de dynamique moléculaire à l'aide de logiciels informatiques. Ces méthodes incluent la théorie de la selle divisée, la procédure de Bennett Chandler et le jalon.

Malgré son nom, la constante de taux n'est pas réellement une constante. Il ne se vérifie qu'à température constante. Il est affecté par l'ajout ou le changement d'un catalyseur, la modification de la pression ou même par l'agitation des produits chimiques. Elle ne s'applique pas si quelque chose change dans une réaction en plus de la concentration des réactifs. De plus, cela ne fonctionne pas très bien si une réaction contient de grosses molécules à une concentration élevée car l'équation d'Arrhenius suppose que les réactifs sont des sphères parfaites qui effectuent des collisions idéales.

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