Estoy realizando un experimento con DTZA y Ferrato. Después de un punto de aumentar demasiado la concentración de DTZA el Ferrato tarda más (menor velocidad de reacción) en reaccionar con la DTZA. ¿Es esto algo razonable o se debe a un error?
Respuesta
¿Demasiados anuncios?
Permítanme decir en primer lugar que no conozco esta reacción en concreto, por lo que no estoy seguro de si mi respuesta es válida para ella, pero permítanme responder a la pregunta general: ¿puede una concentración elevada ralentizar la velocidad de reacción?
La respuesta es que sí. El mecanismo por el que esto ocurre se llama inhibición y a menudo (aunque no necesariamente) está relacionado con reacciones en superficies . Explicaré la inhibición en términos de una reacción de superficie, pero tenga en cuenta que también puede ocurrir en solución debido a la "aglomeración", en la que hay tanta cantidad de 1 reactante que básicamente "no puede encontrar" al otro reactante.
Para las reacciones superficiales, la historia es la siguiente. Se produce una competición entre la adsorción en la superficie y la reacción en la superficie.
Cualitativamente Si hay una gran cantidad de uno de los dos reactivos, muchos de los lugares de la superficie tendrán adsorbido este reactivo, lo que significa que parte del reactivo de la superficie tiene vecinos con los que no puede reaccionar (porque es la misma molécula), lo que puede ralentizar la velocidad de reacción.
Cuantitativamente el orden de reacción dependerá de la concentración. Un ejemplo famoso es Langmuir-Hinshelwood cinética $$r =k C_s^2 \frac{k_1 k_2 C_A C_B}{(1+k_1 C_A+k_2 C_B)^2} $$ donde $C_s$ es la concentración de sitios de adsorción disponibles y $C_A$ et $C_B$ son las concentraciones de tus reactivos.
Esta ecuación de velocidad de reacción puede comportarse de muchas maneras, dependiendo de los valores de las constantes de velocidad $k$ , $k_1$ et $k_2$ Pero permítanme señalar dos casos que explican el paso de una velocidad de reacción creciente a una velocidad decreciente con el aumento de la concentración:
- una concentración muy alta de $C_A$ dará lugar a $k_1C_A>>>1, k_2C_B$ . Esto nos permite despreciar el $1$ et $k_2C_B$ términos en el denominador, convirtiendo la ecuación de la tasa en esto: $$r =k C_s^2 \frac{k_2 C_B}{k_1 C_A} $$ que disminuye al aumentar la concentración de $C_A$ .
- una concentración muy baja de $C_A$ dará lugar a $k_1C_A<<<1, k_2C_B$ . Entonces la ecuación de la tasa se convierte en: $$r =k C_s^2 \frac{k_1 k_2 C_A C_B}{(1+k_2 C_B)^2} $$ que tiene una tasa creciente con el aumento de la concentración de $C_A$
Así que lo que se ve aquí es que un cambio de $C_A$ de baja a alta concentración puede cambiar el orden de reacción en $C_A$ y, por tanto, dan lugar a un aumento inicial de la velocidad de reacción al aumentar $C_A$ , pero más tarde una disminución si se aumenta aún más. El momento en que se produce este cruce depende de los valores de las constantes de velocidad ( $k$ , $k_1$ et $k_2$ ) y la concentración del otro reactivo.
