Calcula k, Ea y A con ecuación de Arrhenius y visualización linealizada
Barrera energetica del proceso quimico
Frecuencia efectiva de colisiones
Temperatura de evaluacion
—
s-1— constante de velocidad | — factor preexponencial | — energía de activación | = 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹ | — temperatura absoluta (K)
Graficando frente a se obtiene una recta con pendiente y ordenada al origen. Este es el fundamento del método gráfico de Arrhenius utilizado experimentalmente.
Derivado algebraicamente de la forma linealizada evaluada en dos temperaturas experimentales. Exacto cuando el modelo es válido; numéricamente inestable cuando (ver limitaciones).
El factor exponencial es la fracción de colisiones moleculares con energía ≥ , derivado de la distribución de energía de Maxwell–Boltzmann. Es el núcleo físico de la ecuación de Arrhenius.
Svante Arrhenius (1889) observó que las constantes de velocidad crecen de forma exponencial con la temperatura — mucho más rápido de lo que predice cualquier modelo lineal. Su ecuación combina dos factores independientes: A, la frecuencia de colisiones con la orientación geométrica correcta, y el factor de Boltzmann , la probabilidad de que una colisión tenga energía suficiente para romper o reorganizar enlaces. Solo las colisiones que satisfacen ambas condiciones conducen a productos.
es la barrera energética mínima que los reactivos deben superar para alcanzar el estado de transición (complejo activado). Los valores típicos oscilan entre 40 y 200 kJ mol⁻¹ para reacciones activadas térmicamente. Valores inferiores a ~10 kJ mol⁻¹ sugieren control por difusión o recombinación de radicales. Una E_a aparente negativa es físicamente posible en mecanismos de varios pasos donde un equilibrio rápido precede al paso limitante, haciendo que la barrera efectiva disminuya al aumentar T.
(también llamado factor de frecuencia) codifica la frecuencia de colisiones y los requisitos estéricos. La Teoría del Estado de Transición (Eyring, 1935) lo refina como , donde es el coeficiente de transmisión, es la entropía de activación, y . Para reacciones unimoleculares A cae típicamente entre 10¹² y 10¹⁶ s⁻¹; valores muy fuera de este rango requieren justificación física explícita.
Tres mecanismos pueden producir una aparente negativa:
La ecuación de Arrhenius supone que y son independientes de T — una aproximación válida en rangos térmicos estrechos que se rompe en intervalos amplios. Las gráficas de Arrhenius curvadas (no lineales en vs ) señalan este quiebre y pueden indicar cambio de mecanismo, efecto túnel cuántico (relevante bajo ~200 K en transferencias de H) o distribuciones de energía no-Boltzmann. En esos casos la formulación de Eyring–Evans–Polanyi (Teoría del Estado de Transición) es más apropiada.
El método de dos puntos amplifica el error experimental cuando , porque el denominador se aproxima a cero mientras el numerador retiene error de redondeo finito — una substracción clásicamente mal condicionada. La calculadora advierte sobre esta inestabilidad en lugar de bloquearla, para permitir casos de uso educativos. Del mismo modo, el modo directo advierte cuando (por encima del techo de frecuencia de vibración molecular) o (por debajo de cualquier escala temporal medible), ya que esos resultados carecen de significado físico independientemente de su corrección matemática.