Bien, buenas tardes. Hoy vamos a desarrollar en esta cuarta sesión de
Fundamentos Químicos de la Ingeniería, dentro de los distintos grados de
Ingeniería de la UNED, vamos a hablar de Cinética Química. La Cinética
Química estudia la velocidad de las reacciones químicas. Nosotros vamos a
estudiar la velocidad de las reacciones químicas, el por qué una
reacción química es más rápida o es más lenta. No vamos a estudiar las
reacciones químicas desde el punto de vista termodinámico, ya que desde
el punto de vista termodinámico una reacción química sería hablar si la
reacción química es espontánea o no espontánea, si es exotérmica o
endotérmica. Hoy vamos a hablar de la Cinética de la Reacción Química.
Es decir, de la velocidad de las reacciones químicas, de los mecanismos de
las reacciones químicas, de qué factores influyen en la velocidad de una
reacción química. Buenas tardes, Lluís. Y bueno, para ello os he buscado
una serie de actividades que han ido saliendo en PERS y en exámenes
relacionados con Cinética Química. Y la idea es que vayamos revisando un
poco estas actividades. También os pondré en la descripción el link de
la página web. En el curso virtual, alguna otra grabación donde está
desarrollada más la teoría. Aunque ya sabéis que la teoría la tenéis
en el libro también, ¿no? En el tema de Cinética y Equilibrio Químico.
A partir de la página 150 tenéis ahí la teoría. Entonces, permitidme
que lo dediquemos, vayamos a enfrentarnos a situaciones prácticas, ¿no? Y
vamos a empezar con este ejercicio que salió ya hace unos años y que nos
pedía determinar la ley de velocidad para una reacción hipotética, con
el siguiente mecanismo. Mirad, a medida que yo voy a explicar estos
ejemplos, voy a recordar conceptos. A medida que es interesante que nos
digan que determinamos la ley de velocidad, este ejercicio no es fácil de
entrada. Y nos dicen que tiene lugar en dos etapas. Una primera etapa y una
segunda etapa. Pero no nos dicen cuál es la reacción global. ¿Cuál es
la reacción global? De esta reacción química que veis aquí en este
ejemplo. Pues será la suma de la primera y la segunda etapa. ¿Y qué nos
daría la suma de la primera y la segunda etapa? ¿No? En este ejemplo.
Pues, si yo sumo, los dos i se me van y me quedaría que a más b me da c
más d. Entonces, de esta reacción global que es a más b para dar c más
d, que no me lo dice el enunciado porque nosotros lo podemos deducir,
porque sería la suma de las reacciones de cada una de las etapas, nos dice
que propone este mecanismo. Una primera etapa rápida y una segunda etapa
lenta. ¿No? Bien. Hay una cosa que es muy importante que tenemos que
saber. Esta reacción química a más b para dar c más d no es una
reacción elemental. Una reacción elemental es aquella que tiene lugar en
una única etapa. En una única sola etapa. ¿Cuáles son las reacciones
elementales? Aquí, en este ejemplo. Pues, la primera etapa a más b para
dar dos i y después la segunda etapa dos i flecha para dar c más d. Estas
dos son reacciones elementales porque tienen lugar en una sola etapa. Pero
la reacción global que es a más b para dar c más d no es una reacción
elemental. Entonces, nosotros tenemos que saber, nosotros tenemos que
saber, la velocidad de una reacción química o de una reacción no
elemental se puede expresar en función de la concentración de los
reactivos elevado a los coeficientes estequiométricos. Pero esto sólo en
las reacciones elementales. Sólo en las reacciones elementales. Es decir,
de entrada yo no puedo decir, yo no puedo decir de entrada, se lo podría
llamar k, que v es k por a por b, siendo k la constante de velocidad de
esta reacción. No. Esto de entrada no lo podemos escribir porque no es una
reacción elemental. Sí lo podemos hacer, sí lo podemos hacer con la
primera etapa y la segunda etapa. Es decir, nosotros podemos decir que,
bueno, ojo, si tenemos una etapa rápida y una etapa lenta, la velocidad de
la reacción me la determina la velocidad de la etapa lenta. Y por lo tanto
podemos poner que v es igual a k2 por la concentración de i al cuadrado.
Es que cuando tengo una reacción elemental, es decir, aquella que sólo
tiene lugar en una sola etapa, la ecuación de velocidad es la constante de
velocidad por la concentración de los reactivos elevado a los coeficientes
estequiométricos. ¿De acuerdo? Bien. Ahora bien, esto sería la
velocidad, se la llamaría v2, por ejemplo, porque es de la segunda etapa.
Lo primero es un equilibrio, es un equilibrio rápido. ¿Vale? Y
tendríamos una reacción directa v1 que sería k1 por la concentración de
a y por la concentración de b. Después tendríamos la reacción inversa
con k-1 que sería por la concentración de i al cuadrado. ¿Qué pasa? Que
como es un equilibrio, la velocidad de la reacción directa y la velocidad
de la reacción inversa es un equilibrio rápido que se alcanza enseguida
al equilibrio para ser iguales. Y a partir de aquí, nosotros podemos
despejar la concentración de i al cuadrado que será igual a k1 por la
concentración de a por la concentración de b partido k-1. Esto sería la
concentración de i al cuadrado. El yodo monotómico. ¿Sí? ¿Vale?
Entonces, ¿cuál sería la expresión de la ley de velocidad? ¿No?
¿Cuál sería esa expresión de la ley de velocidad? Pues evidentemente la
velocidad me lo determina me lo determina la etapa lenta ¿no? Y sería v2
igual a k2 por i concentración de i al cuadrado. Pero acordaos que que
este esta sustancia i es un intermedio de reacción no aparece en la
reacción global. Acordaos que en la reacción global cuando sumamos me
queda a más b para c más d. Entonces, la ecuación de velocidad debo
dejarlo siempre en función de reactivos y o productos que aparecen en la
reacción global. No puedo dejarlo en función de intermedios de reacción.
Porque esos intermedios de reacción tienen una vida media media muy corta
y desaparecen. Y no no están inicialmente ni como reactivos ni como
productos. Entonces voy a sustituir ¿no? Y sustituyo la concentración de
i al cuadrado por toda esta expresión y me queda esta expresión.
Entonces, la ley de velocidad de esta reacción química sería una
constante k una constante k que sería esta combinación de las constantes
de este mecanismo por la concentración de a y por la concentración de b.
Diríamos que es una reacción de segundo orden. Sí. Es de primer orden
respecto de a y de primer orden respecto de b. ¿Qué es lo que me
determina el orden de una reacción química? Pues la ecuación de
velocidad de la reacción global y los exponentes. Si el exponente un uno
es un uno significa que es de primer orden. Si es un exponente dos
significa que es de segundo orden. Y la suma de los exponentes de las
concentraciones ¿no? de los reactivos sería el orden total de la
reacción que en este caso sería de orden dos. De orden uno respecto de a
y de orden dos y de orden uno también respecto de b. Orden total dos. La
suma de los órdenes parciales de los reactivos me dan el orden total de la
reacción. ¿Cómo sería el dibujo del diagrama energético en función de
la coordenada de reacción? Bueno pues que en primer lugar tendría lugar
¿no? si nos ponen un incremento de h prácticamente cero ¿no? a más b
nos daría dos i y daos cuenta como aquí tendríamos un estado de
transición ¿no? pero que la barrera energética que debe vencer a b para
dar dos i es pequeña comparada con la que tiene que vencer dos i para dar
c más d. ¿La vemos? Entonces de las dos etapas la etapa lenta es la que
tiene mayor barrera energética mayor energía de activación a mayor
energía de activación de un proceso elemental ¿no? la reacción de esa
etapa será más lenta y nos determinará la velocidad de la reacción ea2
ea1 ea2 es mayor que ea1 ¿de acuerdo? la etapa lenta siempre va a tener
una mayor energía de activación fijaos que como nos dicen que es un
proceso exotérmico ¿lo veis? en los productos c más d tienen menor
contenido energético que dos i o a más b como queráis ¿eh? ¿por qué?
porque es un proceso exotérmico se libera energía bueno pues hemos
recordado conceptos ¿no? revisando este ejercicio vamos a continuar otro
ejercicio que salió en otra prueba bueno ahora bueno dice vamos con este
otro ejercicio que nos dice calcular la energía de activación de una
reacción catalizada que multiplica su velocidad de reacción por mil ¿no?
energía de activación de la reacción sin catalizar 85 kJ mol nos pide la
energía de activación de la reacción ¿qué es lo que hace un
catalizador? lo primero de todo hay que recordar lo que hace un catalizador
en una reacción química un catalizador estabiliza el estado de
transición hace que el estado de transición tenga un menor contenido
energético si el estado de transición tiene un menor contenido
energético esto implica que va a tener una menor energía de activación a
ver si lo pillamos a esto si dibujamos reactivos y productos suponemos que
es exotérmica y aquí la barrera energética ¿no? esto sería el estado
de transición ¿vale? y evidentemente tendríamos una energía de
activación del proceso directo y una energía de activación del proceso
inverso ¿vale? ea 1 ea menos 1 si queréis inverso ¿qué hace un
catalizador? pues un catalizador lo que hace es estabilizar el estado de
transición y ¿qué hace en definitiva? que esta energía de activación
de la reacción directa y de la reacción inversa sean menores ¿vale? es
decir en la reacción catalizada en la reacción catalizada la energía de
activación ¿no? de la reacción catalizada es menor que la energía de
activación de la reacción sin catalizar pero ojo la entalpía ¿eh? de la
reacción catalizada es igual a la entalpía de la reacción sin catalizar
porque no cambia el hecho que catalicemos una reacción química no cambia
el contenido energético de reactivos y productos la barrera energética
incremento de H es constante lo que cambia es la energía de activación de
la reacción directa e inversa que disminuye y por eso la reacción es más
rápida ¿de acuerdo? bueno pues tenemos que ir a la ecuación de Arrhenius
¿no? que nos relaciona la constante de velocidad ¿no? de una reacción
química en función del factor de frecuencia de la energía de activación
y de la temperatura absoluta en Kelvin recordemos que en esta ecuación
¿no? de Arrhenius como la energía se expresa en julios la temperatura en
Kelvin R hay que ponerlo en el sistema internacional sin excusas ¿eh?
¿vale? 8,314 ¿eh? sería la R ¿no? ¿de acuerdo? bueno entonces si os
dais cuenta tenéis aquí las dos expresiones ¿no? de la constante de
velocidad ojo que en este caso no es la misma reacción a dos temperaturas
diferentes no es la misma reacción con dos valores de energía de
activación o sea uno le puede llamar energía de activación catalizada el
truco general de este ejercicio ¿no? fijaos donde lo que ocurre es que se
modifica porque dice que la velocidad se multiplica por mil claro es que la
velocidad uy perdón si a mí me dicen que la velocidad se multiplica por
mil V1 sería K ¿no? K sub 1 por la concentración de reactivos no lo
sabemos y V2 sería K2 por la concentración de reactivos y me dicen que V2
partido por V1 que es K2 partido K1 es igual a mil pues ya puedo buscar una
relación entre las constantes de velocidad lo que hacemos aquí es sacar
neperianos ¿no? restar las dos ecuaciones y tenemos esta ecuación aquí
operando podéis sacar obtener la energía de activación de la reacción
catalizada que siempre ha de ser menor que la energía de activación de la
reacción sin catalizar ¿de acuerdo? esta ecuación de Arrhenius es muy
interesante porque nos relaciona la constante de velocidad en función de
la energía de activación y la temperatura podríamos haber hecho que otro
ejemplo que nos pueden poner es que mire yo realizo la reacción a una
temperatura dada lo hago después a temperatura más alta a 100 bueno 100
grados más y tengo otra constante de velocidad o la constante de velocidad
se ha incrementado tantas veces con respecto a la primera entonces a partir
de aquí y suponiendo la energía de activación constante ahí la energía
de activación la temperatura final o una de las dos constantes de
velocidad o la misma energía de activación suponiendo constante con la
temperatura ¿de acuerdo? tenerlo presente a esto vamos a ver otro ejemplo
dice la saponificación del acetato de metilo por hidróxido sódico viene
dada por esta reacción ¿qué es la saponificación? bueno es una
reacción de hidrólisis de un éster con hidróxido de sodio para dar y el
alcohol ¿vale? no sé si lo estáis viendo esta tercera página o no aquí
en esta otra a mí todavía no me ha cambiado aquí sí vale un momentito
vale gracias bien entonces dice el tiempo que se necesita para que la
concentración de éste disminuya un 50% si se sabe que el 25% del mismo se
saponifica en 11 minutos es decir la reacción del 25% es decir la
reacción del 25% en 11 minutos ¿no? bueno y que en ese momento la
concentración de los reaccionantes es 0,11 molar para cada uno de ellos y
por último me piden la concentración de acetato de sodio a la media hora
bueno esta es una reacción de hidrólisis ¿no? es una reacción de
segundo orden ¿vale? lo primero que tenemos que ver es esto que es una
reacción de segundo orden de primer orden respecto del del éster y de
primer orden respecto del otro compuesto del hidróxido de sodio ¿vale?
entonces uy perdón vale v igual a k por la concentración de éster para
no escribir toda la fórmula y por la concentración de NaOH una ecuación
¿no? de una reacción de segundo orden es decir la velocidad es menos lo
puedo expresar menos la derivada de la concentración de éster con
respecto del tiempo ¿no? igual a k por la concentración de éster y por
la concentración de NaOH pero bueno en vuestro libro en la página 161 en
la página ¿no? tenéis ahí un poquito el desarrollo de una ecuación de
una reacción de segundo orden ¿no? cuál es la ecuación integrada ¿eh?
¿vale? y fijaos que nos da a entender que tenemos la misma concentración
de ambos a la vez ¿no? si tanto tanto de de éster como en NaOH porque
dice que si se apunifica en 11 minutos es igual para cada uno de ellos eso
quiere decir que he partido de lo mismo de cada uno de ellos ¿eh? ¿vale?
bueno ahora bien el tiempo que se requiere ¿no? para que la concentración
de reactivos se reduzca a la mitad es lo que se llama periodo ¿no? de
semirreacción o vida media ¿eh? o vida media ¿no? ¿vale? eso es algo
que tenemos que está ahí presente y ojo y tiene esta expresión que está
traducida en en vuestro manual ¿eh? en el libro en la página que os
estaba comentando ¿de acuerdo? bien eh para calcular ¿qué necesitamos?
necesitamos saber la concentración inicial y la constante de velocidad
pero bueno ¿qué nos dan de dato también? es importante ¿qué nos están
dando en este ejercicio de datos? nos dicen que al cabo de 11 minutos ha
disminuido la concentración del ester un 25% quiere decir que queda un 75%
sin reaccionar ojo ¿qué quiere decir esto? ¿no? ¿qué quiere decir
esto? que si que si al final ¿no? al final tengo 0,011 ¿no? ¿cuál va a
ser la concentración inicial? claro ¿qué será si esto es el 25%? ¿no?
0,011 partido 0,75 ¿no? y tendremos la concentración inicial ¿estáis de
acuerdo? ¿eh? porque el 75% ¿no? de la inicial es 0,011 ¿vale? entonces
si quiero saber cuál es la inicial hay que dividir por 0,75 ¿vale?
después ¿qué podemos hacer para obtener la constante de velocidad?
fijaos la ecuación de velocidad integrada ¿eh? para una ecuación de
segundo orden tiene estas características 1 partido de la concentración
de A para un tiempo dado menos 1 partido de la concentración de A sub cero
igual a Kt y nosotros sabemos el tránsito de concentración de éste en
esos 11 minutos en 11 minutos ¿no? y aquí tenemos las dos concentraciones
la inicial y la que nos quedaba por lo tanto podemos sacar la constante de
velocidad que es 1,77 como veis de los cálculos pero ahora alguien me
diría ¿y por qué estas unidades? esto es interesante ¿por qué estas
unidades? bueno es que la velocidad es Kt por la concentración de A y por
la concentración de B ¿qué unidades tendrá K? pues las unidades de la
velocidad partido de las unidades de la concentración de A y de B ¿y eso
qué implica? ¿cuáles son las unidades de la velocidad? molaridad por
segundos a la menos 1 y la concentración de A y la concentración de B
será molaridad al cuadrado ¿esto qué implica? ¿vale? o lo que es lo
mismo ¿qué son? molaridad moles partido por litro pues serán litros por
moles y por segundos a la menos 1 ¿esto es verdad? no a ver moles a la
menos 1 ahora sí ¿eh? ¿de acuerdo? porque es molaridad a la menos 1
moles a la menos 1 partido de litros a la menos 1 que pasa arriba de la
constante de velocidad de una reacción de segundo orden ¿eh? de la
constante de velocidad de una reacción de segundo orden ¿de acuerdo? bien
entonces si nosotros queremos saber cuál qué tiempo ha de transcurrir
para determinar ¿no? el tiempo para que me quede con la mitad ¿no? con la
mitad aplico esta expresión que tenéis aquí ¿no? que la tenéis en el
libro en la página 161 ¿eh? que nos da nos determina ¿eh? el tiempo que
ha de transcurrir para que se reduzca a la mitad es lo que se llama vida
media o periodo de semireacción ¿vale? y a partir de ahí pues ya
tendríamos ese tiempo que sale justamente atendiendo a las unidades 40,35
minutos bueno ya veis que este era también un poquito mmm tenía un cierto
una cierta dificultad pero bueno bien es cierto que últimamente en los
exámenes se están pidiendo más cuestiones algunos pequeños ejercicios
de razonamiento ¿eh? ¿de acuerdo? mmm bien y aquí por último a ver no
esto es otro ¿no? bueno aquí lo que nos pedía era la concentración de
acetato ¿no? de sodio al final el mismo ejercicio eh cuidado el mismo
ejercicio ¿eh? que tenemos inicialmente eran unas concentraciones de 0,014
¿no? y llevábamos x lo que reacciona pues así mmm y en ese tiempo que ha
de transcurrir ¿no? se puede calcular la concentración ¿no? esa
concentración que es 8 por 10 elevado a menos 3 ¿de acuerdo? oye con la
similaridad de que la x ¿qué va a ser? la x va a ser 0,014 menos x igual
a 8 por 10 elevado a menos 3 ¿no? es decir si yo sé la concentración
¿no? al cabo de un cierto tiempo 0 uy perdón 0,014 menos x será igual a
8,03 menos 3 y a partir de aquí puedo calcular la x despejando y esta
será la cantidad que se obtiene de sal y de metanol ¿eh? esa
concentración ¿vale? bueno este ya veis que es este es el más el
ejercicio un poquito más liaso de todo lo que tenemos en la hoja eso es
verdad pero bueno ahí está y como salió una vez pues por eso lo hemos
visto lo hemos recopilado bien vamos a continuar con el siguiente ejemplo
aquí se trata de un mecanismo mirad se propone un mecanismo de la
relación en dos etapas para la reacción global que veis aquí CO más NO2
para dar CO2 más NO y nos dice que la segunda etapa es rápida ahora es al
contrario que el primer ejercicio que hemos hecho el primer ejercicio que
hemos hecho la primera era lenta perdón la primera la primera era rápida
un equilibrio rápido y la segunda era lenta ahora me dicen que la segunda
etapa es rápida y la primera es lenta por lo tanto y me dice que
identifique la etapa lenta y el intermedio de reacción no y esquiva la
reacción y esquiva la ecuación de velocidad de esa reacción de esa
primera etapa a ver vale de esa etapa que es lenta mirad es decir que es
cuál es nuestro objetivo para que quede claro qué es lo que nos está
pidiendo el ejercicio nos dice que la reacción global es esta está en
azul que la segunda etapa que es rápida es esta y me dice esquiva usted la
primera etapa de manera que la suma de la primera etapa más la segunda
etapa no me dé la azul la reacción global ala fastidiate no jaja vamos
allá bien lo que tenemos que identificar primero es el intermedio de
reacción por qué porque el intermedio de reacción como veis es el NO3
que no está en la reacción global ha de aparecer en la primera etapa
lenta como producto para que se simplifique y desaparezca para que se
simplifique y desaparezca entonces el NO3 debe ser un producto de la
reacción de la primera etapa lenta estamos de acuerdo eh fijaos que en la
etapa rápida me parece un NO2 al producto como producto sin embargo tiene
que haber a la izquierda en la etapa global en la reacción global azul es
un reactivo luego para que me quede uno a la izquierda tendría que tener
dos de NO2 vamos avanzando como razonamos un poco no a ver el CO está ahí
tiene que permanecer el NO2 nos hemos dado cuenta de esta cuestión el CO2
no bueno otra cuestión más es que el C el NO3 evidentemente el NO3 tiene
que tiene que estar ahí como producto de la primera etapa tiene que
reaccionar dos de NO2 ¿no? dos de NO2 para que al final el NO3 tenga que
ser uno a la izquierda y ya está en la etapa rápida y de CO2 ¿no? bueno
pero ¿qué pasa? que me falta el NO3 ¿no? el NO3 tiene que estar en la
reacción global como producto y no está en la etapa rápida tendría que
ponerlo aquí ¿vale? entonces ya hemos deducido cuál es eh la fórmula
¿no? de CO2 que lo pongo más juntito dos de NO2 fijaos que si esta
reacción verde le sumo la le sumo la roja me dará la reacción global
¿vale? mmm sí lo veis ¿no? y ¿cuál será la ecuación de velocidad?
pues V igual bueno lo podemos dejar en función de las constantes de
velocidad ¿no? habría que hacerlo ¿no? vamos a cambiar de página y así
lo escribiremos está claro que para igualar la ecuación de uy la
ecuación de que es escrito como paso lento tiene que tener un 2 delante el
NO2 ¿no? sino no la cosa no va a ir bien ¿no? estamos de acuerdo ¿no?
entonces la etapa lenta es esta ¿no? sí 2 de NO2 para dar NO y NO3
¿cuál sería la ecuación de velocidad? la ecuación de velocidad sería
K1 por la concentración de NO2 al cuadrado lo estoy dejando es decir
fijaos que cuál era la reacción global mmm la reacción global no era NO2
fijaos como la ecuación de velocidad mmm ahí no coincide con la
expresión de la ecuación global porque no es una reacción elemental era
CONO2 ¿eh? CONO2 mmm para dar CO2 más NO y sin embargo la ecuación de
velocidad ¿vale? sólo depende de la concentración de NO2 y al cuadrado
veis que lo que no se cumple es esta expresión no se cumple ¿por qué?
porque esto no es una reacción elemental esta reacción global y vemos que
no podemos decir que la velocidad de la reacción sea la constante de
velocidad por la concentración de esos dos reactivos elevados a los
coeficientes estequiométricos porque tiene lugar en una sucesión de
etapas y viene determinado por el mecanismo de la reacción bueno vamos con
este otro ejercicio dice para el estudio de la cinética ¿no? esta
reacción se tomaron medidas de las velocidades iniciales empleando
distintas concentraciones y se muestran estas determinar el valor del orden
de la reacción de A y de B y el orden total la constante de velocidad
bueno si la constante de velocidad se multiplica por 80 cuando aumenta a
400 bueno pues es un problema completito ¿no? en ese sentido bien aquí lo
que se hace es determinar hay que determinar los órdenes de reacción hay
que determinar los distintos órdenes de reacción respecto de A y de B me
está diciendo que yo hago la cinética es que los órdenes de reacción se
determinan experimentalmente yo experimentalmente puedo llegar a la
conclusión que esta reacción tiene de ecuación de velocidad buenas ¿no?
bueno la ecuación de velocidad concentración de A elevada a alfa por la
concentración de B elevada a beta donde alfa y beta son los órdenes de la
reacción respecto de A y de B siendo el orden total de la reacción alfa
más beta pero no sé lo que vale A y B bueno perdón no sé lo que vale
alfa y beta que alfa y beta no tiene por qué coincidir con estos
coeficientes estequiométricos que nos pone aquí en minúsculas A y B de
hecho me lo pone así genérico ¿vale? entonces para eso hacemos distintas
expresiones de la velocidad y aquí lo que hacemos lo que buscamos es
buscar dos a dos experiencias donde se mantenga constante algunas de las
concentraciones es decir fijaos si yo combino si yo cojo el experimento 1 y
2 la concentración de A es invariable y varía ¿qué es lo que varía? la
concentración de B entonces experimento 1 velocidad 1 sería K por la
concentración de A y por la concentración de B bueno elevado a alfa y
beta ¿no? ¿si? y V2 sería K por la concentración bueno aquí 1 1 y
aquí 2 y 2 ¿no? no se ve muy bien ¿no? si yo divido miembro a miembro
¿no? yo sé que V2 partido de V1 como las concentraciones de A y B son las
mismas me quedaría la concentración de V2 elevado a beta partido de la
concentración de B en 1 también elevado a beta y esto sería un método
para calcular beta el exponente lo vais a ver aquí a continuación siempre
buscamos aquí es lo que tenemos aquí no le llama beta ni alfa le llama x
y y entonces coge dos experiencias donde la concentración es la misma
aquí justamente ha cogido que es la misma bueno pues la tercera y la
cuarta ha cogido la tercera y la cuarta la cuarta es la de arriba con 0,0
14,09 y abajo la tercera divide y como la concentración de A es la misma
¿no? se le va a simplificar ¿no? y puede simplificar esta con esta y a
partir de aquí ve que 4 es 2 elevado a I luego I será igual a 2 ¿no? en
este caso ¿y para la X? para la X es relaciona ahora dos ecuaciones donde
la concentración de B es la misma pero por eso lo puedo simplificar y en
este caso coge la 3,5,3 y 1,7,7 ¿no? es decir la segunda y la tercera
bueno es una forma de verlo no habría porque hacerlo de esta manera pero
también es cómodo hacerlo así para que nos salga siempre el doble ¿eh?
segunda y tercera entonces esto siempre es un método que se trabaja de
esta manera ¿no? y entonces tendríamos otra vez que la velocidad en este
caso es el doble 2 elevado a X luego X es 1 y aquí a partir de aquí
nosotros deducimos pues los órdenes parciales de la reacción respecto de
A y de B que es de orden 2 ¿no? será de orden 2 respecto de B y de orden
1 respecto de A por lo que se podrá escribir en la ecuación de la
velocidad de esta manera ¿vale? será una reacción de orden total 3 de
orden total 3 ¿y cómo calcularíamos la constante de velocidad? pues que
en cualquiera de los 4 experimentos ¿no? yo despejando de aquí la
constante de velocidad uy perdón tendría V partido la concentración de A
por la concentración de B al cuadrado entonces en cualquiera de los 4
experimentos ya aquí nos da los valores que nos dice que sale lo mismo en
los 4 ¿eh? pero ¿cuáles serían las unidades? ¿cuáles serían las
unidades? fijaos velocidad ¿qué unidades tiene? molaridad por segundos a
la menos 1 y las concentraciones de A y B es molaridad al cubo ¿no? por lo
tanto me quedará molaridad a la menos 2 por segundos a la menos 1 estas
serían las unidades de la constante de velocidad de una reacción de orden
3 lo mejor cada vez es deducirlo ¿vale? y por último nos está dando
también eh ¿no? nos decía el enunciado cómo variaba la concentración
cómo variaba perdón la constante de velocidad al aumentar la temperatura
pues ahora el método de aplicar Arrhenius ¿no? lo diferente al otro
ejemplo el otro ejemplo se mantenía la temperatura y catalizábamos ahora
no ahora lo que hacemos es efectivamente modificar la temperatura eh y la
energía de activación permanece igual entonces ¿qué pasa al aumentar la
temperatura? que aumenta la energía cinética de las moléculas aumenta el
número de choques eficaces por unidad de tiempo y esto hace que haya un
mayor número de moléculas que vencen la barrera energética de la
energía de activación que permanece invariable pero las moléculas tienen
más energía cinética y se tienen los choques tienen hay un mayor número
de choques por unidad de tiempo que son eficaces que tienen la orientación
adecuada y la energía suficiente para vencer la barrera energética y
formar el estado de transición ¿de acuerdo? bien seguimos bueno aquí
tenemos otro que cayó también en una prueba dice dada la reacción X más
Y para la Z cuya ecuación de velocidad es esta si se reduce un tercio el
volumen que ocupan los gases ¿cómo variará la velocidad? claro esto
juega porque muchas veces me dicen ¿qué pasa si duplico la
concentración? ¿pero qué pasa si modifico el volumen? ya la gente se
despista un poco ya nos despistamos porque dice que se reduce el volumen un
tercio claro el volumen es un tercio ¿no? alguien me puede decir y si
multiplicamos el volumen por tres aumentamos el volumen por tres ¿cómo
cambiaría? es que hay que tener ya sé que puede parecer es sencillo pero
si no lo si no lo pensamos y lo hacemos bien no contestaremos bien a la
pregunta ¿qué es eso de reducir no un tercio el volumen? bueno tú tienes
una concentración inicial de x perdón tú tienes una concentración
inicial de x ¿vale? ¿qué pasa que tú reduces el volumen a un tercio?
¿cuántos moles tienes en un volumen v? porque si tú cambias el volumen
no cambias el número de moles entonces el volumen por la concentración de
x ¿no? son los moles que tengo si yo reduzco el volumen a un tercio el
volumen será v partido por tres el volumen será v partido por tres si lo
reduzco a un tercio si lo duplico pondría 2v si lo reduzco a la mitad
pondría v medios ¿eso qué quiere decir? que la concentración se
triplica pero no sólo de x también de y ¿vale? también de y entonces
para calcular la nueva velocidad nos fijamos que la nueva velocidad
tendremos las nuevas concentraciones porque hemos reducido el volumen a un
tercio y es como si aumentásemos la concentración de x y de y por 3 y 3
por 3 9 entonces la velocidad se incrementa se multiplica por 9 la
velocidad se multiplica por 9 os dais cuenta ¿no? el hecho de reducir un
tercio del volumen ha hecho multiplicar la velocidad por 9 este cayó
también este en un examen del 19 dice al reaccionar x con y la velocidad
de reacción se duplicó cuando la concentración de unos relativos se hizo
el doble y la del otro se mantuvo constante en otro experimento se observó
que la velocidad de reacción se multiplicó por 9 cuando se triplicó y
manteniendo constante bueno ¿qué quiere decir esto? nos pide que
determinemos la ecuación el orden total razonando ¿no? bueno pues dices
bueno si tenemos que razonar un poco dices bueno la velocidad será la
constante de x la concentración de x elevado a alfa y la concentración de
y elevado a beta ¿eh? donde alfa y beta nos serían los órdenes parciales
de reacción respecto de x y de y entonces nos dice que si se duplica ¿no?
cuando uno de los relativos se hizo el doble bueno vamos a suponer que es x
no me lo dice ah no si es x ¿eh? al reaccionar a un relativo ah no lo
especifica pero bueno se supone que es x por la relación de todo el
problema entonces si se duplica y la velocidad eh se duplicó quiere decir
que el orden de la reacción respecto de x ha de ser uno porque si es uno
cuando duplique la concentración de x la velocidad será el doble para que
sino si pongo un alfa fuese dos se cuadriplicaría y la y de beta que dice
que se multiplica por un factor nueve bueno entonces nueve v ¿no? es k por
x elevado a uno ¿no? por tres la concentración de y elevado a beta ¿no?
dice que se triplica ¿no? cuando se hizo el triple ¿vale? nos damos
cuenta que esto sería tres elevado a beta por k por x elevado a uno alfa
por y elevado a beta ¿y qué sería todo esto? la v ¿no? esto sería la v
la velocidad ¿no? la velocidad la ecuación de velocidad sería k la
concentración de x elevada a uno que ya lo hemos deducido por la
concentración de y elevada a beta por lo tanto eh ¿eh? ¿por qué sale
beta? beta tiene que ser dos beta ha de ser dos para que se multiplique por
nueve la velocidad para que se multiplique por nueve la velocidad al
triplicar ¿eh? beta tiene que ser dos entonces la ecuación de la
velocidad ¿no? esta reacción sería v k x por y al cuadrado ¿cuál
sería el orden total? el orden total es la suma de los órdenes parciales
con respecto a cada uno de los reactivos por lo tanto tres orden tres
¿vale? no sé si lo habéis pillado esto siempre se mantiene constante uno
de los dos ¿no? y se ve cómo varía claro si tú triplicas y la velocidad
pasa a nueve quiere decir que hay un cuadrado tres al cuadrado y si se
cuadriplica ¿no? si se cuadriplica la velocidad cuando duplica la
concentración también será de orden dos ¿no? son tampoco no hay mucho
más juego en general ¿eh? bueno aquí ahí habla esto también cayó en
un examen una prueba dice indicar cuáles afirmaciones son incorrectas
bueno decir que son incorrectas o las correctas a ver en una reacción
exotérmica no se necesita calor para iniciar la reacción a ver ¿qué es
una reacción exotérmica? aunque no hayamos visto termoquímica ¿qué
sería una reacción exotérmica? una reacción exotérmica es aquella
donde los contenidos de los productos los contenidos de los productos son
menores el contenido energético de los productos son menores que de los
reactivos ¿por qué? porque los productos son más estables ¿eh? ¿no?
aquí tenemos la flechita ¿no? y tenemos un incremento de H negativo
entonces no se necesita calor para iniciar la reacción bueno el hecho que
sea exotérmica el que una reacción sea exotérmica o exotérmica o
endotérmica no condiciona el que se necesite o no se necesite calor para
iniciar la reacción así de sencillo una reacción exotérmica es aquella
que libera calor que libera energía ¿que puede ser en forma de calor? si
normalmente es en forma de calor es que muchas reacciones químicas no
necesitan calor para iniciarse sean exotérmicas o endotérmicas no es
venga la constante de velocidad de la ecuación de velocidad de una
reacción química no depende de la concentración de los reactivos eso es
verdad ¿eh? la constante de velocidad ya lo hemos visto no depende de la
concentración de los reactivos claro que no la velocidad si pero la
constante no por eso es una constante la constante de velocidad ¿de qué
depende? del factor de frecuencia de la energía de activación y de la
temperatura ecuación de Arrhenius ¿eh? si la temperatura de una mezcla de
reacción y el peso molecular de reactivos y productos son factores que
influyen en la velocidad de reacción bueno la temperatura sí que influye
en la velocidad porque la constante de velocidad influye pero el peso
molecular de reactivos y productos no influyen no no influyen en la
velocidad ¿qué es lo que influye en la velocidad de reacción? no son los
pesos moleculares son las concentraciones de los reactivos no los pesos
moleculares ¿eh? dependen de las concentraciones de los reactivos ¿cómo?
pues depende de la ecuación diferencial de la ecuación de velocidad de
primer orden de segundo orden pero en ningún caso está condicionado a los
pesos moleculares de reactivos y productos ¿eh? bueno d si se aumenta la
concentración de los reactivos la velocidad de la reacción aumenta porque
aumenta la frecuencia de las colisiones de las moléculas ¿cómo lo veis a
esto? aumenta la frecuencia de las colisiones se aumenta la concentración
hay un mayor número de moléculas por unidad de volumen y eso pues aumenta
efectivamente el número de colisiones eso es verdad ¿no? aumenta la
frecuencia de colisiones al aumentar la frecuencia el número de colisiones
por unidad de tiempo habrá un mayor número para dar lugar a los productos
¿por qué? porque la velocidad de la reacción es proporcional a la
concentración de los reactivos y que haya más concentración de reactivos
lo que hace ¿eh? el que haya mayor concentración de los reactivos lo que
hace es que haya un mayor número de moléculas por unidad de volumen y que
por lo tanto haya mayor número de colisiones por unidad de tiempo los
productos de reacción tienen menos energía que los reactivos en una
reacción exotérmica eso es verdad los productos de la reacción tienen
menos energía los productos de reacción tienen menos energía que los
reactivos en una reacción exotérmica los productos es lo que tenemos a la
derecha efectivamente el contenido energético el contenido energético es
menor ¿no? ya lo veis ¿de acuerdo? y aquí en toda reacción exotérmica
el contenido energético de los productos es menor que los reactivos en una
reacción endotérmica lo vemos en termoquímica los productos tienen mayor
contenido energético que los reactivos un catalizador influye sobre la
velocidad de una reacción aumentando el número de choques entre las
moléculas reaccionantes esto es falso un catalizador sí que influye en la
velocidad de reacción un catalizador estabiliza el estado de transición
hace que el estado de transición tenga un menor contenido energético lo
estabiliza se combina con los reactivos y estabiliza el estado de
transición esto lleva consigo que la barrera energética que deben vencer
los reactivos para dar los productos sea menor y por lo tanto tengamos un
mayor número de choques eficaces por unidad de tiempo pero no porque
aumente el número de choques entre las moléculas no no es que aumente el
número de choques un catalizador eso lo hará un aumento de la temperatura
un aumento de la concentración pero un catalizador lo que hace es
estabilizar el estado de transición el número de choques será el mismo
si no cambia la temperatura y la concentración lo que pasa es que habrá
un mayor número de choques eficaces que tengan la energía y la
orientación adecuada para dar lugar a los productos claro si en vez de
vencer una barrera tienen que vencer menos un mayor porcentaje de los
choques van a tener esta fracción de energía que es más pequeña que la
de antes de acuerdo cuidado con ese razonamiento falso empieza bien pero
acaba mal a ver cuando se estudia la relación que tiene lugar entre el
óxido nítrico y el oxígeno para formar dióxido de nitrógeno se observa
que esto cayó en un examen el año pasado no a ver si 2020 2 óxido
nítrico NO uy perdón con oxígeno para dar dióxido de nitrógeno no
habría que igualar no vale un medio no se observa que al duplicar la
concentración de oxido nítrico manteniendo constante la de oxígeno la
constante de velocidad se cuadruplica a ver esto sería la reacción alfa
por la concentración de oxígeno beta vale dice que si mantengo constante
la de O2 y duplico la de NO la velocidad se cuadruplica si duplicamos la
concentración de oxígeno y la velocidad se cuadruplica quiere decir que
alfa ha de ser un 2 porque si no no puede cuadriplicarse eso lo tienes que
tener claro si yo duplico la concentración y la velocidad se cuadruplica
es porque está al cuadrado este se me ha ido ahora sin querer vale y ahora
dice segundo al duplicar la concentración de oxígeno manteniendo
constante la de oxígeno nítrico la velocidad de reacción se duplica
ahora duplicó la de oxígeno y la velocidad se duplica luego beta ha de
ser 1 de acuerdo con estos dos determine el orden de reacción total y de
las unidades que tendrá su constante de velocidad bueno puede ser al orden
de la reacción aquí 3 no sería k la concentración de NO al cuadrado por
la concentración de O2 elevada a 1 fijaos como esta ecuación de velocidad
poco tiene que ver con la reacción global que he escrito aquí arriba poco
tiene que ver y es así ¿por qué? ¿por qué es así? porque esto no es
una reacción elemental aquí hay un mecanismo de esta reacción que no
sabemos cuál es al menos sabríamos que es un mecanismo tal que en la
etapa lenta depende del de un coeficiente 2 de de la concentración de NO y
un coeficiente 1 de la concentración de oxígeno ¿no? la etapa lenta pero
aquí seguramente habría un intermedio de reacción etcétera ¿eh? en esa
línea ¿eh? ¿de acuerdo? mmm bueno aquí tocaría el 17 parece ser sí y
dice para la reacción de descomposición del pentaóxido de nitrógeno en
dióxido de nitrógeno y oxígeno ¿no? dice que calcule la velocidad de
producción de oxígeno considerando los siguientes datos experimentales
bueno dice que se descompone en dióxido de nitrógeno y en oxígeno ¿eh?
bueno ¿cuál sería la reacción aquí? vamos con eso tenemos que acabar
bueno a ver mmm N2O5 gas nos dice que nos da dióxido de nitrógeno y
oxígeno ¿vale? aquí pone un 2 para igualar ¿estáis de acuerdo? porque
tiene que haber dos nitrógenos y aquí un medio ¿sí? nos dice la
velocidad de producción del oxígeno yo no sé si os dais cuenta que la
velocidad de producción de oxígeno es la mitad que la de desaparición de
N2O5 V sería menos la derivada de N2O5 respecto de T se puede poner como
incremento también menos incremento de la concentración de N2O5 aquí sí
que hay que hacerlo así porque tenemos concentraciones en función de un
intervalo de tiempo bueno pero como tenemos aquí este un medio la
velocidad de producción bueno de producción del oxígeno será menos
perdón bueno menos un medio ¿eh? la velocidad de desaparición del N2O5
¿vale? porque el oxígeno ¿por qué pongo menos un medio? menos porque
aquí aparece la velocidad de desaparición saldrá negativa ¿no? y un
medio porque la espequiometría me dice que se obtiene la mitad de moles de
O2 por cada mol de N2O5 que se forma la velocidad de aparición de N2O2
sería el doble que de N2O5 nos damos cuenta y por ejemplo una velocidad de
N2O5 aquí se pueden calcular dos velocidades ¿eh? solo sería la
concentración 0,0280 menos 0,0312 partido 150 menos 0 ¿no? y la otra
sería 0,0243 menos 0,0280 estoy saliendo fuera partido 300 menos 150
¿serían negativos? sí pero bueno ya está ¿eh? ¿vale? bueno a ver yo
solo quería comentaros otro archivo lo voy a abrir este archivo tiene
ejercicios de cinética ¿eh? ya se nos va el tiempo ¿eh? no podemos
seguir más es interesante porque tiene actividades ejercicios ¿no? es de
otra asignatura ya sé que es de otra asignatura pero os tiene os va a
ayudar a afianzar conocimientos tiene ejemplos que están explicados
bastante bien ¿no? y yo os lo recomiendo para practicar y de cinética
química creo que ya tenéis bastante ¿eh? el próximo día hablaríamos
de equilibrio químico ¿eh? que es muy importante ¿eh? ¿de acuerdo?
bueno pues muchas gracias si hay alguna pregunta alguna cosita ¿eh?