Cinética química: ¿Cómo podemos derivar la ley de velocidad para H2 + Cl2 = 2HCl al observar su mecanismo? ¿Cuál es el orden de esta reacción?

La reacción entre el hidrógeno y el cloro bajo la influencia de la luz ultravioleta es la combinación fotoquímica de hidrógeno y cloro. La reacción no tiene lugar en la oscuridad. Esta es una reacción de orden cero ya que la velocidad es independiente de la concentración de hidrógeno y cloro. La velocidad de reacción se investiga colocando los gases de hidrógeno y cloro en un recipiente de vidrio cerrado que contiene una cantidad calculada de agua que puede disolver el producto, HCl. H2 + Cl2 -> 2 HCl

Iniciación: Cl2 + hv -> 2 Cl ·

Propagación: Cl · + H2 -> HCl + H ·;

H · + Cl2 -> HCl + Cl ·

Terminación: 2 H · -> H2

2 Cl · -> Cl2

H · + Cl · -> HCl

La entalpía para el paso de iniciación es de 243,36 kJ por mol de Cl2, que corresponde a la energía transportada por los fotones de luz hacia el extremo violeta del espectro visible con una longitud de onda de 491,5 nm.

La reacción utiliza hidrógeno y cloro que no se disuelve en agua y cuando se forma HCl que se disuelve en agua, el nivel del agua aumenta en el recipiente. El aumento en el nivel del agua está directamente relacionado con la velocidad de la reacción. La concentración de gases en unidad de volumen sobre la superficie del agua en el recipiente siempre permanece constante debido al aumento en el nivel del agua, aunque sus cantidades disminuyen gradualmente. Por lo tanto, la velocidad de reacción permanece constante ya que la velocidad está relacionada con la velocidad de desaparición de hidrógeno y cloro.

Sin embargo, en el caso de catálisis de superficie heterogénea,

El orden de reacción se convierte en 1.5. (fuente: página -88, Combustión: fundamentos físicos y químicos, modelado y simulación por J. Warnatz, Ulrich Maas, Robert W.Dibble).

Estimado, en primer lugar, recuerde que el orden de reacción es un fenómeno experimental, por lo tanto, nadie puede averiguar el orden de reacción teóricamente ahora si H2 y Cl2 reaccionan en presencia hv (luz) de lo que es de orden cero acc. a datos experimentales conocidos como ecuación de ley de velocidad

Si esa es la ecuación para un paso elemental, entonces la ley de la tasa sería, tasa = k [H2] [Cl2], si es la ecuación general, la ley de la tasa debe determinarse experimentalmente porque depende de la estequiometría de la tasa paso determinante, que (si esa es la ecuación general) no se da. El orden de reacción general sería 2 si esa es la ecuación elemental porque sumas los coeficientes de los reactivos que son ambos 1. Si es la ecuación general, debe determinarse experimentalmente.

El orden de la reacción es cero.