Simulador de velocidad de reacción y teoría de colisiones
Ecuaciones de esta simulación
| [A], [B] | Moléculas de A | más moléculas en la misma caja significa más choques por segundo, así que la velocidad sube con cada concentración | |
|---|---|---|---|
| velocidad | reacciones por segundo | contadas en la caja, promediadas en los últimos segundos | |
| k | constante de velocidad | todo lo relativo a un solo choque: lo a menudo que se encuentran las moléculas y cuántos choques tienen energía suficiente |
Con los valores actuales:
| Ea | Energía de activación Ea (kJ/mol) | la energía mínima que necesita un choque, a lo largo de la línea entre los dos centros, para romper los enlaces viejos; las reacciones reales tienen de 40 a 200 kJ/mol, aquí menos para que puedas verlo | |
|---|---|---|---|
| R | constante de los gases | 8.314 J/(mol·K) | |
| T | Temperatura T (K) | ||
| fracción | fracción de choques con energía suficiente | la teoría, frente a la fracción medida en la caja |
Con los valores actuales:
| A | factor de frecuencia | lo a menudo que chocan las moléculas con la orientación correcta; cambia poco con la temperatura | |
|---|---|---|---|
| k ÷ k(300 K) | aceleración respecto a la temperatura ambiente | con Ea = 50 kJ/mol, calentar 10 °C casi duplica la velocidad |
Con los valores actuales:
| f(E) | distribución de energías de Maxwell-Boltzmann | la gráfica: el área a la derecha de la línea roja es la fracción de moléculas con más de Ea; crece rápido a medida que la curva se aplana a mayor T |
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Cómo usar el simulador de velocidad de reacción
- La caja contiene moléculas rojas de A y azules de B que vuelan y rebotan entre sí. Cuando una A choca con una B con fuerza suficiente, con más energía a lo largo de la línea entre sus centros que la energía de activación, reaccionan: un destello, y una molécula verde de C ocupa su lugar.
- Sube la temperatura: las moléculas van más rápido, y la fracción de choques con energía suficiente crece mucho más deprisa que el número de choques. Añade más A o B y habrá más choques por segundo. Marca Añadir un catalizador para bajar la barrera y mira cómo salta la velocidad a la misma temperatura.
- Compara la fracción de choques A–B que reaccionaron, contada en la caja, con el e^(−Ea/RT) que predice la teoría. La gráfica muestra la distribución de energías de Maxwell-Boltzmann, con la energía de activación como línea roja: la cola sombreada más allá es lo que reacciona.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la teoría de colisiones?
Las moléculas solo reaccionan cuando chocan, con energía suficiente y la orientación adecuada. La velocidad es el número de choques por segundo por la fracción que tiene éxito. Más moléculas en el mismo espacio significan más choques; una temperatura más alta significa más choques y, mucho más importante, una fracción mayor con energía suficiente.
¿Por qué un pequeño aumento de temperatura acelera tanto una reacción?
Porque la fracción de choques con más energía que la de activación es e^(−Ea/RT), que crece muy deprisa con T. Para una Ea típica de 50 kJ/mol, pasar de 25 °C a 35 °C sube esa fracción alrededor de un 90 %: la regla práctica de que 10 °C duplican una velocidad. La energía media de las moléculas solo sube un 3 %.
¿Cómo actúa un catalizador?
Ofrece a la reacción otro camino con una energía de activación más baja, por ejemplo sujetando las moléculas sobre una superficie en la posición adecuada. Así, muchos más choques superan la barrera a la misma temperatura. El catalizador no se gasta y acelera por igual la reacción directa y la inversa, así que no cambia dónde está un equilibrio.
¿Por qué aquí las energías de activación son tan pequeñas?
Para que puedas ver ocurrir las reacciones. Con una energía de activación real de 50 a 100 kJ/mol a temperatura ambiente, solo un choque de cada 10⁹ a 10¹⁸ tiene éxito, y en una caja de 160 moléculas no reaccionaría ninguna en mucho más tiempo del que esperarías. La simulación usa de 2 a 25 kJ/mol; las ecuaciones son las mismas, y la razón de Arrhenius muestra qué haría una Ea mayor.
Dice que WebGL está desactivado.
La vista 3D necesita WebGL, que tienen todos los navegadores actuales. Puede estar desactivado si la aceleración por hardware está apagada en los ajustes del navegador, o por un controlador gráfico muy antiguo. Activa la aceleración por hardware o prueba otro navegador.
¿Se sube algo?
No. La simulación la dibuja tu propio navegador con WebGL; no se envía nada a ningún sitio y sigue funcionando sin conexión una vez cargada la página.