Calculadora de velocidad por teoría de colisiones

Una calculadora de velocidad por teoría de colisiones transforma los cuatro números de la teoría simple de colisiones en la constante de velocidad efectiva que usted escribiría junto a un factor preexponencial de Arrhenius. Introduzca la frecuencia de colisión Z, el factor estérico adimensional p, la energía de activación Ea y la temperatura absoluta T (opcionalmente la constante de los gases R); la herramienta multiplica p por Z por el factor de Boltzmann e elevado a menos Ea sobre R T, y devuelve k con el prefactor, el término exponencial, un mensaje breve y los pasos de sustitución ordenados. Comprobaciones de deberes, estimaciones de laboratorio que ya citan Z y p, y valores esperados en kata de programación necesitan ese mismo k determinista sin hoja de cálculo ni CAS.

Qué calcula la teoría de colisiones para la constante de velocidad

La teoría simple de colisiones modela un paso elemental bimolecular como producto de cuán a menudo chocan las moléculas, cuán a menudo esas colisiones tienen la orientación correcta y qué fracción de encuentros aporta energía suficiente para superar la barrera de activación. La fórmula compacta es k igual a p por Z por e elevado a menos Ea sobre R T.

Aquí Z es la frecuencia de colisión o número de colisiones en unidades que coincidan con la ley de velocidad deseada (por ejemplo segundos recíprocos para un factor de frecuencia de estilo de primer orden, o unidades dependientes de la concentración para procesos de segundo orden), p es el factor estérico o de orientación, habitualmente entre cero y uno, Ea es la energía de activación molar, T es la temperatura absoluta en kelvin y R es la constante de los gases en unidades de energía coherentes con Ea.

Multiplicar p por Z construye un factor de frecuencia efectivo A_eff que desempeña el mismo papel que la A de Arrhenius cuando ambos se tratan como constantes a la temperatura de trabajo. El término exponencial es el factor de Boltzmann que suprime la velocidad cuando la barrera es alta respecto a la energía térmica. La temperatura absoluta debe expresarse en kelvin; una temperatura de cero hace que Ea sobre R T sea indefinida, que es la vía de error documentada de esta capacidad.

Las frecuencias de colisión o factores estéricos no positivos también se rechazan porque un prefactor no positivo no produciría una constante de velocidad positiva física bajo este modelo. La vía de comprobación recalcula el mismo producto intermedio R T, Ea sobre R T, factor de Boltzmann y prefactor p Z con el mismo redondeo fijo usado en los campos publicados, de modo que una respuesta exitosa siempre incluye pasos que usted puede afirmar en pruebas o en hojas de trabajo.

Consejos prácticos, unidades, límites y búsquedas relacionadas

Convierta Celsius a kelvin antes de llamar: sume doscientos setenta y tres coma uno cinco a °C; nunca pase Celsius puro en t. Mantenga Ea y R en unidades de energía coherentes para que la razón Ea sobre R T sea correcta: con la R por defecto cerca de ocho coma tres uno cuatro julios por mol por kelvin, introduzca Ea en julios por mol, o pase R cerca de cero coma cero cero ocho tres cuando su tabla liste kilojulios por mol.

Los factores estéricos de los libros suelen ser de cero coma uno a uno; valores por encima de uno se aceptan matemáticamente pero deben justificarse físicamente.

Esta página apunta a quienes buscan una calculadora de velocidad por teoría de colisiones, factor estérico frecuencia de colisión constante de velocidad, o herramienta k igual a p Z e a la menos Ea sobre R T; no es un estimador de Z de esferas duras a partir de diámetros moleculares, ni un solucionador de Ea de Arrhenius en dos puntos a partir de dos velocidades, ni una calculadora de semivida o de ley de velocidad integrada.

Prefiera esta capacidad cuando ya disponga de Z, p, Ea y T y solo necesite k; si su fuente es un problema enunciado en °C, convierta primero. Las comprobaciones de ida y vuelta son sencillas: forme R T, divida Ea por ese producto, tome exp del negativo, multiplique por p Z y confirme que el resultado iguala el k publicado dentro del mismo redondeo a doce decimales.