Constante de taxa de reação

As constantes de velocidade são valores numéricos obtidos experimentalmente que servem como um parâmetro para dizer o quão rápido uma reação química ocorre. Quanto maior for o valor da constante, mais rápida será a reação.

É possível obter o valor da constante de velocidade através de modelos matemáticos simples, entretanto dependendo da ordem de reação o método utilizado será diferente. Quanto mais simples a reação, mais fácil será de se calcular sua constante cinética. Por exemplo se tivermos uma reação de decomposição que obedeça a uma equação de segunda ordem, é possível calcular sua constante através do coeficiente angular de uma reta.

                             Exemplo: Considere a seguinte reação de decomposição do NO₂

                                                                  NO₂ → NO + ½ O₂

Foram feitos experimentos para verificar a velocidade com que essa reação ocorre e foram medidas as concentrações de NO₂ para um dado intervalo de tempo e os resultados obtidos estão demostrados na tabela abaixo.  

Tempo (s)	Concentração (mmol/L)
0	10,00
50	7,87
100	6,49
200	4,81
300	3,80

              Essa reação tem o comportamento de uma reação de segunda ordem e como ela depende apenas da concentração do dióxido de nitrogênio (NO₂), sua equação cinética pode ser escrita como:

V= k.[NO₂]²

              Podemos reescrever essa equação para que ao invés de trabalharmos com a velocidade possamos trabalhar com tempo, sendo assim podemos reescrevê-la da seguinte maneira:

${[NO_{2}] \over t}=k.{[NO_{2}]^{2}}$

${[NO_{2}] \over [NO_{2}]^{2}}=k.t$

${1 \over [NO_{2}]}=k.t$

         Com isso, agora é possível trabalharmos diretamente com o tempo e com o inverso da concentração. Pelo coeficiente angular da reta podemos achar o valor da constante cinética, sendo assim o valor encontrado é k=0,543 mol/L.s

             

A constante de velocidade é um valor que independe da concentração das espécies envolvidas, contudo ela é dependente da temperatura, ou seja, caso a temperatura mude o valor da constante mudará também.

Exemplo: Os dados a seguir são valores experimentais para a constante de velocidade para a reação de decomposição de NO₂ em diferentes temperaturas

Temperatura(Kelvin)	k(mol/L.s)
630	3,26 x 10-21
750	1,01 x 10-19
900	2,02 x 10-18

Ref: NIST Chemical Kinetics Database

        É possível expressar matematicamente a influência da temperatura na constante cinética através da Equação de Arrhenius.

Outro ponto importante de se comentar são as unidades utilizadas para a constante de velocidade, elas dependem da ordem da reação que a equação da velocidade da reação está obedecendo. Além disso ela depende da unidade de tempo utilizada, podendo ser dada em horas(h), minutos(min) ou segundos(s).

                             Exemplos:

1.     Reação de Primeira ordem: k= 1/s

2.     Reação de Segunda ordem: k=L/(mol.s)

3.     Reação de Terceira ordem:  k=L²/(mol².s)