Calculadora de taxa por teoria de colisões

Uma calculadora de taxa pela teoria das colisões transforma os quatro números da teoria simples das colisões na constante de velocidade efetiva que você escreveria ao lado de um fator pré-exponencial de Arrhenius. Informe a frequência de colisão Z, o fator estérico adimensional p, a energia de ativação Ea e a temperatura absoluta T (opcionalmente a constante dos gases R); a ferramenta multiplica p por Z pelo fator de Boltzmann e elevado a menos Ea sobre R T e devolve k com o prefator, o termo exponencial, uma mensagem curta e os passos de substituição ordenados. Checagens de lição de casa, estimativas de laboratório que já citam Z e p, e valores esperados em kata de programação precisam desse mesmo k determinístico sem planilha nem CAS.

O que a teoria das colisões calcula para a constante de velocidade

A teoria simples das colisões modela um passo elementar bimolecular como produto de com que frequência as moléculas colidem, com que frequência essas colisões têm a orientação correta e que fração dos encontros carrega energia suficiente para superar a barreira de ativação. A fórmula compacta é k igual a p vezes Z vezes e elevado a menos Ea sobre R T.

Aqui Z é a frequência de colisão ou número de colisões em unidades que batam com a lei de velocidade desejada (por exemplo segundos recíprocos para um fator de frequência no estilo de primeira ordem, ou unidades dependentes da concentração para processos de segunda ordem), p é o fator estérico ou de orientação usualmente entre zero e um, Ea é a energia de ativação molar, T é a temperatura absoluta em kelvin e R é a constante dos gases em unidades de energia coerentes com Ea.

Multiplicar p por Z constrói um fator de frequência efetivo A_eff que desempenha o mesmo papel do A de Arrhenius quando ambos são tratados como constantes na temperatura de trabalho. O termo exponencial é o fator de Boltzmann que suprime a taxa quando a barreira é alta em relação à energia térmica. A temperatura absoluta deve estar em kelvin; uma temperatura de zero torna Ea sobre R T indefinido, que é o caminho de erro documentado desta capacidade.

Frequências de colisão ou fatores estéricos não positivos também são rejeitados porque um prefator não positivo não produziria uma constante de velocidade positiva física sob este modelo. O caminho de verificação recalcula o mesmo produto intermediário R T, Ea sobre R T, fator de Boltzmann e prefator p Z com o mesmo arredondamento fixo usado nos campos publicados, de modo que uma resposta bem-sucedida sempre traz passos que você pode afirmar em testes ou planilhas.

Dicas práticas, unidades, limites e buscas relacionadas

Converta Celsius para kelvin antes de chamar: some duzentos e setenta e três vírgula um cinco a °C; nunca passe Celsius puro em t. Mantenha Ea e R em unidades de energia compatíveis para que a razão Ea sobre R T fique correta: com a R padrão perto de oito vírgula três um quatro joules por mol por kelvin, informe Ea em joules por mol, ou passe R perto de zero vírgula zero zero oito três quando sua tabela listar quilojoules por mol.

Fatores estéricos de livros-texto costumam ser de zero vírgula um a um; valores acima de um são aceitos matematicamente, mas devem ser justificados fisicamente.

Esta página mira quem busca uma calculadora de taxa pela teoria das colisões, fator estérico frequência de colisão constante de velocidade, ou ferramenta k igual a p Z e a menos Ea sobre R T; não é um estimador de Z de esferas rígidas a partir de diâmetros moleculares, nem um solucionador de Ea de Arrhenius em dois pontos a partir de duas taxas, nem uma calculadora de meia-vida ou de lei de velocidade integrada.

Prefira esta capacidade quando você já tem Z, p, Ea e T e só precisa de k; se a fonte for um problema em °C, converta primeiro. Checagens de ida e volta são fáceis: forme R T, divida Ea por esse produto, tome exp do negativo, multiplique por p Z e confirme que o resultado iguala o k publicado dentro do mesmo arredondamento de doze casas.