Para reacciones en fase gaseosa, a veces conviene cambiar las unidades de la constante cinética (o constante de velocidad, k) expresadas en términos de concentración a unidades expresadas en términos de presión.
Las unidades en términos de concentración de la constante cinética vienen dadas en
(mol–1 dm3)n–1 s–1
siendo n el orden de la reacción. (La unidad dm3 es relativamente común sustituirla por L, símbolo de litro). Es fácil comprender que la expresión anterior es equivalente a esta otra: (mol dm–3)1–n s–1.
Las unidades en términos de presión vienen dadas en
(atm–1)n–1 s–1
que se puede expresar de modo equivalente en atm1–n s–1. En vez de atmósfera (atm) a veces se emplean otras unidades de presión, como Torr (que prácticamente vale igual al «milímetro de mercurio», mmHg).
Por ejemplo, si el orden es 1, la unidad de k es simplemente s–1, pero si el orden es 2, k se mide en mol–1 dm3 s–1 o bien en atm–1 s–1.
Ejemplo de cambio de unidades
Si el orden es distinto de 1, para cambiar las unidades basadas en concentración a unidades basadas en presión o viceversa basta utilizar la relación entre concentración y presión dada por la ecuación de estado de los gases ideales (pV = nRT).
Veamos un ejemplo numérico. Supongamos que para una reacción de orden 0 realizada a una temperatura de 1129 K hemos averiguado su constante cinética, que vale:
0,112 Torr s–1
y queremos pasarla a unidades basadas en la concentración, que para reacciones de orden 0 son mol dm–3 s–1. Lo que tenemos que hacer es encontrar la relación entre 1 Torr y 1 mol dm–3 dada por la ecuación de estado:
pV = nRT ⇒ p = cRT ⇒ c = p / (RT)
Supongamos una presión de 1 Torr. Entonces, como la temperatura del experimento es 1129 K:
c = 1 Torr · (1 atm / 760 Torr) / (0,082 atm dm3 mol–1 K–1 · 1129 K) = 1,421·10–5 mol dm–3
Esto quiere decir que para gases ideales una concentración gaseosa de 1,421·10–5 mol dm–3 a 1129 K ejerce una presión de 1 Torr.
Para hacer el cambio de unidades basta sustituir en la expresión de la constante con sus unidades basadas en la presión, que es:
k = 0,112 Torr s–1
el valor equivalente a Torr (es decir, a 1 Torr) en unidades basadas en la concentración a 1129 K, 1 Torr = 1,421·10–5 mol dm–3:
k = 0,112 · (1,421·10–5 mol dm–3) ≈ 1,6·10–6 mol dm–3 s–1
