Calculadora de Ley de Velocidad

resolver rate = k[A]^m[B]^n para la velocidad de reacción, determine el orden de reacción a partir de datos experimentales de velocidad de concentración utilizando el método de velocidades iniciales o busque las unidades de la constante de velocidad k para cualquier orden general.

Ingrese la constante de velocidad, la concentración de cada reactivo y su orden en la ley de velocidad. rate = k[A]^m[B]^n.

Reactivos en la ley de velocidad

Tasa constant (k)

Concentración [UN] (M)

Pedido en UN (m)

Resultado

—

Introduzca valores para calcular.

k—

[UN]—

Pedido m—

[B]—

Pedido n—

Overall pedido—

6 min de lectura 3 pasos 7 términos 3 ejemplos 6 preguntas frecuentes rate = k[A]^m[B]^n

Una ley de velocidad conecta la rapidez con la que procede una reacción química con las concentraciones de sus reactivos.

📋

Paso a paso

Cómo usar esta calculadora

3 pasos

Elige la pestaña que coincida con tu pregunta

Usa Velocidad para encontrar la velocidad de reacción cuando ya conoces la constante de velocidad, la concentración de cada reactivo y su orden en la ley de velocidad. Usa Orden de Reacción cuando tengas datos experimentales — tres ensayos con distintas concentraciones iniciales y velocidades iniciales medidas — y quieras determinar el orden en cada reactivo más la constante de velocidad. Usa Unidades de k cuando solo necesites saber qué unidades lleva la constante de velocidad para un orden total de reacción dado.

Ingresa tus valores

En la pestaña Velocidad, ingresa k, [A] y el orden m; activa un segundo reactivo si la ley de velocidad también depende de [B]. En Orden de Reacción, completa las concentraciones y la velocidad inicial medida para los tres experimentos — la calculadora resuelve ambos órdenes y k juntos, así que las concentraciones no necesitan mantenerse constantes entre filas. En Unidades de k, elige un orden común con los chips de selección rápida o escribe cualquier valor, incluidos órdenes fraccionarios.

Lee el resultado y la ecuación sustituida

La tarjeta de resultados muestra el valor resuelto más la ecuación exacta utilizada, para que puedas comprobar la aritmética. La siguiente línea de interpretación traduce el número a un lenguaje sencillo y la cuadrícula de estadísticas desglosa cada valor intermedio: órdenes de reactivos individuales, el orden general y las unidades de k.

⚡

Referencia

Fórmula y metodología

2 fórmulas

La ley de velocidad

rate = k[A]^m[B]^n

k es la constante de velocidad, [A] y [B] son concentraciones molares de reactivos, y myn son los órdenes de reacción con respecto a A y B (determinados experimentalmente, no a partir de la ecuación balanceada). El orden de reacción general es m + n. Esta forma supone una ley de velocidad con hasta dos reactivos dependientes de la concentración; un tercer reactivo simplemente agrega otro factor [C]^p.

Método de velocidades iniciales (forma log-lineal)

ln(rate) = ln(k) + m·ln([A]) + n·ln([B])

Tomar el logaritmo natural de la ley de velocidad la convierte en una ecuación lineal en las incógnitas ln(k), m y n. Con tres experimentos que varían [A] y [B] de forma independiente, esto da tres ecuaciones y tres incógnitas — resolubles exactamente, sin necesidad de mantener ninguna concentración constante entre ensayos.

📖

Glosario

Términos clave explicados

7 términos

Ley de velocidad Una ecuación, velocidad = k[A]^m[B]^n, que expresa cómo la velocidad de reacción depende de las concentraciones de los reactivos. Debe determinarse a partir de datos experimentales; no se puede predecir simplemente mirando la ecuación química equilibrada (excepto en el caso de reacciones elementales).

Constante de velocidad (k) La constante de proporcionalidad que vincula las concentraciones de reactivos con la velocidad de reacción a una temperatura determinada. Tanto su valor numérico como sus unidades dependen del orden general de reacción y aumentan con la temperatura (consulte la ecuación de Arrhenius).

Orden de reacción El exponente sobre la concentración de un reactivo en la ley de velocidad (m para [A], n para [B]). Los valores comunes son 0, 1 y 2, aunque ocurren órdenes fraccionarios e incluso negativos en mecanismos más complejos. El orden es una cantidad experimental, no teórica.

Velocidades iniciales (método de) Una técnica para determinar el orden de reacción: mide la velocidad de reacción inicial a varias concentraciones iniciales distintas, luego compara cómo cambia la velocidad al cambiar cada concentración. Comparar pares de experimentos (o resolver el sistema log-lineal con tres o más) aísla el orden de cada reactivo.

Orden total de reacción La suma de todos los órdenes individuales en la ley de velocidad (m + n + ...). Determina las unidades de la constante de velocidad k y qué tan rápido cae la velocidad de reacción a medida que se consumen los reactivos.

Molaridad por segundo (M/s) La unidad estándar para la velocidad de reacción — el cambio en la concentración molar (mol/L) por segundo. Las velocidades de reacción siempre son positivas por convención, aunque la concentración de un reactivo esté disminuyendo.

Reacción elemental Una reacción que ocurre en un solo paso mecanístico, exactamente como está escrita en la ecuación balanceada. Solo para reacciones elementales, los exponentes de la ley de velocidad son iguales a los coeficientes estequiométricos — para cualquier otra reacción (no elemental, de múltiples pasos), los órdenes deben medirse, no asumirse.

👥

Escenarios

Ejemplos del mundo real

3 ejemplos

🧪

Problema de velocidad de libro de texto

Encontrar la velocidad a partir de k y [A]

Constante de velocidad (k) 0.0250 s⁻¹ Concentración [A] 0.500 M Orden en A (m) 1 (primer orden)

velocidad = k[A]¹ = 0,0250 × 0,500 = 0,0125 M/s. Debido a que la reacción es de primer orden en general, k lleva unidades de s⁻¹, y duplicar [A] duplicaría exactamente la velocidad.

🔬

Experimento de cinética de laboratorio

Determinar el orden a partir de tres ensayos

Experimento 1 [A]=0.10 M, [B]=0.10 M, rate=0.0050 M/s Experimento 2 [A]=0.20 M, [B]=0.10 M, rate=0.0100 M/s Experimento 3 [A]=0.10 M, [B]=0.20 M, rate=0.0200 M/s

Al duplicar [A] (experimento 1 → 2) se duplica la tasa, por lo que el orden en A es 1. Al duplicar [B] (experimento 1 → 3) se cuadriplica la tasa, por lo que el orden en B es 2. Orden general = 1 + 2 = 3, y al resolver k se obtiene k = 5,00 L²·mol⁻²·s⁻¹, por lo que la tasa = 5,00[A][B]².

📐

Verificando unidades antes de un informe de laboratorio

Unidades de k según el orden total

Orden 0 k en M·s⁻¹ Orden 1 k en s⁻¹ Orden 2 k en M⁻¹·s⁻¹ Orden 3 k en M⁻²·s⁻¹

Cada vez que el orden total aumenta en 1, entra otro factor de M⁻¹ en las unidades de k — porque la velocidad siempre tiene unidades de M/s, y los términos de concentración deben cancelarse sin importar cuántas potencias de M tenga la ley de velocidad en el lado derecho.

🔗

Referencia

Citar esta calculadora

APA y MLA

Usa cualquiera de estos formatos para citar esta calculadora en un trabajo o informe.

APA

MLA

📄

Análisis a fondo

Entendiendo la Ley de Velocidad

5 capítulos · 6 min de lectura

Una ley de velocidad conecta la rapidez con la que procede una reacción química con las concentraciones de sus reactivos. A diferencia de la ecuación química balanceada, que está fija por la conservación de masa, la ley de velocidad es un resultado experimental — hay que medirla, no derivarla en papel. Este artículo cubre qué te dice la ley de velocidad, cómo determinan los químicos el orden de reacción en el laboratorio, por qué las unidades de la constante de velocidad cambian con el orden, y dónde deja de funcionar el modelo simple de ley de potencia.

Qué te dice la ley de velocidad

La ley de velocidad tasa = k[A]^m[B]^n incluye tres piezas separadas de información: la constante de velocidad k (qué tan rápido se ejecuta la reacción, en igualdad de condiciones, a una temperatura determinada) y los órdenes myn (con qué sensibilidad responde la velocidad a la concentración de cada reactivo). Una reacción de segundo orden en un reactivo es mucho más sensible a que ese reactivo se agote que una reacción de orden cero, que apenas reacciona a los cambios de concentración. Conocer la ley de velocidad permite a los químicos predecir cómo se ralentiza una reacción a medida que avanza, diseñar un proceso para que se ejecute a una velocidad objetivo o diagnosticar qué paso de un mecanismo de varios pasos limita la velocidad.

Determinar el orden experimentalmente (el método de velocidades iniciales)

Como la ley de velocidad no puede leerse directamente de la ecuación balanceada para la mayoría de las reacciones reales, los químicos miden la velocidad inicial — la velocidad justo al comienzo, antes de que se acumulen los productos y compliquen las cosas — en un puñado de experimentos que varían una o más concentraciones iniciales. Comparar dos experimentos cualesquiera donde solo cambió una concentración aísla el orden de ese reactivo: si duplicar [A] duplica la velocidad, el orden en A es 1; si la cuadruplica, el orden es 2; si la velocidad no cambia en absoluto, el orden es 0. La pestaña Orden de Reacción generaliza esto resolviendo el sistema log-lineal completo en tres experimentos simultáneamente, así que las concentraciones no tienen que mantenerse perfectamente constantes entre ensayos — cualquier tres experimentos que varíen de forma suficientemente independiente funcionarán.

Por qué las unidades de k cambian con el orden

La velocidad de reacción siempre se informa en concentración por tiempo (normalmente M/s, es decir, mol·L⁻¹·s⁻¹), independientemente de la forma de la ley de velocidad. Dado que velocidad = k × [concentración]ⁿ para una reacción general de orden n, los términos de concentración de la derecha deben combinarse con las propias unidades de k para dejar solo M/s. Eso obliga a que las unidades de k sean M^(1−n)·s⁻¹ — s⁻¹ para una reacción de primer orden (n=1, ya que M⁰ = 1), M⁻¹·s⁻¹ para una reacción de segundo orden, y así sucesivamente. Esta también es una comprobación de cordura útil: si las unidades de una constante de tasa calculada o buscada no coinciden con el orden indicado, algo anda mal.

Reacciones elementales vs. totales (complejas)

Para una reacción elemental, una que ocurre en una única colisión molecular, exactamente como está escrita, los exponentes de la ley de velocidad son iguales a los coeficientes estequiométricos, porque la velocidad realmente depende de la frecuencia con la que las moléculas requeridas chocan entre sí. Pero la mayoría de las reacciones que la gente estudia, incluido casi todo en un curso de introducción a la química más allá de los ejemplos más simples, avanzan a través de múltiples pasos elementales cuya ley de velocidad general refleja el paso más lento (que determina la velocidad) más cualquier preequilibrio rápido. Precisamente por eso el orden debe medirse en lugar de asumirse: una reacción 2A + B → los productos podrían ser de primer orden en A, de segundo orden en A o cualquier otra cosa, dependiendo de su mecanismo real.

Errores comunes

El error más común es asumir que el orden de reacción es igual al coeficiente estequiométrico de la ecuación balanceada — ese atajo solo se cumple para pasos genuinamente elementales. Otro es confundir la velocidad inicial (usada para determinar la ley de velocidad) con la velocidad instantánea en algún momento posterior, que sigue cambiando a medida que se consumen los reactivos. Finalmente, presta atención a las unidades al reportar k: una constante de velocidad reportada sin sus unidades (dependientes del orden) no está completamente especificada, y comparar constantes de velocidad numéricamente entre reacciones de distinto orden no tiene sentido a menos que también se conviertan las unidades.

❓

Preguntas

Preguntas frecuentes

6 preguntas

¿Cuál es la fórmula de la ley de velocidad?+

velocidad = k[A]^m[B]^n, donde k es la constante de velocidad, [A] y [B] son las concentraciones molares de los reactivos, y myn son los órdenes de reacción con respecto a cada reactivo (determinados experimentalmente). El orden de reacción general es m + n.

¿Cómo se encuentra el orden de reacción a partir de datos experimentales?+

Compara las velocidades entre experimentos donde las concentraciones se variaron deliberadamente. Si duplicar [A] manteniendo [B] constante duplica la velocidad, el orden en A es 1; si la cuadruplica, el orden es 2; si la velocidad no cambia, el orden es 0. De forma más general, tomar la razón (o el logaritmo) de velocidades y concentraciones entre dos experimentos y resolver aísla el orden — la pestaña Orden de Reacción hace esto en tres experimentos a la vez, sin requerir que ninguna concentración se mantenga perfectamente constante.

¿Qué es el orden total de reacción?+

La suma de todos los órdenes individuales en la ley de tasas: para tasa = k[A]^m[B]^n, el orden general es m + n. Es el exponente que determina las unidades de la constante de velocidad k.

¿Por qué las unidades de k dependen del orden de reacción?+

Porque la velocidad de reacción siempre se mide en concentración por tiempo (M/s), y rate = k × [concentración]^n para una reacción de orden n, k debe aportar las unidades que sobren una vez contabilizados los términos de concentración — concentración^(1−n) × tiempo⁻¹. Eso resulta en s⁻¹ para primer orden, M⁻¹·s⁻¹ para segundo orden, M⁻²·s⁻¹ para tercer orden, y M·s⁻¹ para orden cero.

¿Qué significa que una reacción sea de primer orden?+

Una reacción de primer orden tiene una velocidad directamente proporcional a la concentración de un único reactivo: velocidad = k[A]. Al duplicar [A] se duplica la velocidad, y la constante de velocidad k tiene unidades de tiempo inverso (s⁻¹) sin dependencia de la concentración en sus unidades.

¿Qué significa que una reacción sea de orden cero?+

Una reacción de orden cero tiene una velocidad que es independiente de la concentración de un reactivo: velocidad = k (el término de concentración de ese reactivo se convierte en [A]⁰ = 1, por lo que desaparece). Esto sucede, por ejemplo, cuando una reacción está limitada por algo distinto a la concentración del reactivo, como una enzima o una superficie de catalizador que ya está saturada.

Descarga al instante un PDF de una página con tus números. Añade tu correo para recibir además nuestros consejos ocasionales sobre calculadoras — sin spam, puedes darte de baja cuando quieras. Privacidad.