¿La tasa de expresión de una reacción elemental solo depende de la relación estequiométrica de los reactivos?

Sí, definitivamente es así. Considere los siguientes ejemplos:

Unimolecular

A → Productos [matemática] A → Productos [/ matemática]

tasa = k [A] [matemáticas] tasa = k [A] [/ matemáticas]

N2O4 (g) → 2NO2 (g) [matemática] N2O4 (g) → 2NO2 (g) [/ matemática]

Bimolecular

A + A → Productos [matemática] A + A → Productos [/ matemática]

tasa = k [A] 2 [matemáticas] tasa = k [A] 2 [/ matemáticas]

2NOCl → 2NO (g) + CO2 (g) [matemática] 2NOCl → 2NO (g) + CO2 (g) [/ matemática]

A + B → Productos [matemática] A + B → Productos [/ matemática]

tasa = k [A] [B] [matemáticas] tasa = k [A] [B] [/ matemáticas]

CO (g) + NO3 (g) → NO2 (g) + CO2 (g) [matemática] CO (g) + NO3 (g) → NO2 (g) + CO2 (g) [/ matemática]

Termolecular

A + A + A → Productos [matemática] A + A + A → Productos [/ matemática]

tasa = k [A] 3 [matemática] tasa = k [A] 3 [/ matemática]

A + A + B → Productos [matemática] A + A + B → Productos [/ matemática]

tasa = k [A] 2 [B] [matemáticas] tasa = k [A] 2 [B] [/ matemáticas]

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g) [matemática] 2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g) [/ matemática]

A + B + C → Productos [matemática] A + B + C → Productos [/ matemática]

tasa = k [A] [B] [C] [matemáticas] tasa = k [A] [B] [C] [/ matemáticas]

H + O2 (g) + M → HO2 (g) + M [matemática] H + O2 (g) + M → HO2 (g) + M [/ matemática]

Cortesía: reacciones elementales

Si define “reacciones elementales” como un solo paso, molecular sin intermedio, entonces supongo que es cierto. Mas o menos. Pero no es útil.

Es tan cierto (y útil) como decir que en cloudcuckooland todos los cucos viven en las nubes, porque sería difícil encontrar una verdadera “reacción elemental” como se define. La mayoría de las reacciones no son tan simples y deben investigarse en detalle bajo diversas condiciones. Algunos pueden parecer “elementales” bajo ciertas condiciones pero no bajo otras.

La verdad es que los exponentes en una ecuación de velocidad solo se pueden poner de manera segura iguales a los coeficientes estequiométricos si la reacción está lo suficientemente cerca del equilibrio. Lejos de eso, todas las apuestas están canceladas.

Creo que la invención del concepto educativo “reacciones elementales” es un ejemplo de tratar de hacer que el mundo parezca lo simple que le gustaría al maestro en lugar de cómo es realmente el mundo. Esta es una enseñanza atrozmente mala , porque entristece a muchos estudiantes con ideas erróneas indelebles.

Una hora de enseñanza de conceptos erróneos por parte de un maestro requiere 10 horas de intentar no enseñar más tarde por otro maestro, porque no enseñar es mucho más difícil que enseñar.

Un punto que debo agregar es que las expresiones de velocidad (y sus exponentes) pueden cambiar

Esto sucede cuando comienza a acercarse al equilibrio, pero también sucede cuando agrega un catalizador. Si todas las reacciones fueran realmente “reacciones elementales”, la catálisis no existiría. ¿Es eso realmente lo que queremos que nuestros estudiantes piensen?

A pesar de las dos respuestas preexistentes, observamos que la pregunta como era originalmente establece “reacción elemental”, por lo que la consideración teórica que se aplica es que la ley de velocidad depende directamente de las concentraciones de reactivos.

Sin embargo, estamos de acuerdo en que, en la práctica, las tasas se determinan empíricamente y, a menudo, son los resultados experimentales los que apuntan a una reacción elemental, y no al revés.

Se requieren datos experimentales (imprescindibles) para determinar la expresión de velocidad … sin embargo, también se pueden hacer conjeturas razonables al descubrir el mecanismo de reacción … pero la ecuación estequiométrica no proporciona mucha / ninguna ayuda a este respecto