Bien, pues buenas tardes. Vamos a empezar esta nueva sesión de química.
Hoy trabajamos cinética-química. ¿De acuerdo? Eso se corresponde en el
libro-texto al capítulo 4, que nos habla de velocidad de reacción,
influencia de la concentración en la velocidad, hablamos de distintos
órdenes de reacción. Bueno, vamos a hacer una breve revisión y después
hacemos actividades que han caído en distintas pruebas, etc. Bueno, eso es
un poquito todo lo que vamos a ver, ¿no? Hasta ver un poquito el orden de
reacción, los factores que afectan a la velocidad, la teoría de
colisiones brevemente y cuál es el efecto de un catalizador en una
reacción química. Bueno, cuando se produce una reacción química, ¿qué
pasa con los reactivos? Diminuye la concentración de los reactivos y
aumenta la concentración de los productos. Definimos la velocidad de
reacción como la variación de la concentración de productos o de
reactivos por unidad de tiempo. Es decir, cuando este cociente de la
variación de la concentración partido incremento de T es el límite,
cuando este incremento de T tiende a C. Bien, ¿cómo se puede determinar
la velocidad de una reacción química? Pues a partir de la variación de
la concentración de reactivos o productos de manera experimental. Aquí
tenéis la variación y la velocidad sería la pendiente de la recta en
cada punto. La pendiente de la recta en cada punto sería la velocidad.
Tendríamos la velocidad instantánea. Ahora bien, mirad, voy a pasar un
momentito la pizarra porque quiero que tengamos claro cómo expresamos la
velocidad de reacción. Y ahora veremos aquí un ejemplo. Mirad, si yo
tengo una reacción del tipo AA más BB para dar CC más DD, ¿qué pasa?
Si yo tengo una reacción, se puede expresar como menos 1 partido por A la
derivada de la concentración de Acoespecto de T o menos 1 partido por D la
derivada de la concentración de Bcoespecto de T o bien más 1 partido por
C la derivada de la concentración de C con aspecto de T o bien 1 partido
por D la derivada de la concentración de D o bien Con respecto de T.
Fijaos que hemos normalizado esta velocidad. Dividimos siempre por el
coeficiente estequiométrico de la reacción. Porque de esta manera, todas
estas cuatro expresiones me representan la misma velocidad de reacción. La
misma velocidad. ¿Y cuáles son las unidades de la velocidad? Las unidades
de la velocidad, ¿no? Sería la variación de la concentración, que es la
molaridad partido por el tiempo. Segundos a la menos uno. Molaridad por
segundos a la menos uno o molaridad partido por segundo. ¿De acuerdo?
Vamos a volver al documento. Aquí estamos. Bueno, aquí tenemos una
reacción, el bromo, con el ácido fórmico. Y me dice cómo varía la
concentración con el tiempo de bromo. Bromo es un reactivo. Entonces, como
es un reactivo, desaparece. Desaparece la concentración. Desaparece la
cantidad y, por lo tanto, hay una disminución de la concentración con el
tiempo. Nosotros podemos calcular la velocidad media, como veis aquí, como
la variación de la concentración partido por el tiempo. Restamos las
concentraciones y el intervalo de tiempo. Lo estamos dando en valor
absoluto. ¿Vale? Porque la velocidad de desaparición lleva... La
velocidad de desaparición lleva menos delante. Acordaos, la velocidad de
esta reacción sería menos el incremento de la concentración de bromo
partido incremento de T. Digo incrementos porque aquí me puedo sacar
incrementos. No tengo una función que yo pueda derivar. Aquí tendríamos
la velocidad media en cada intervalo. La velocidad, ya veis cómo se puede
expresar, ¿no? Como os decía antes, ponemos aquí un medio. ¿No? ¿Por
qué? Porque por cada mol que desaparece de bromo aparecen dos moles de
bromuro de hidrógeno. La velocidad de formación del bromuro de hidrógeno
será el doble. Por lo tanto, he de poner un medio para que... ¿Para qué?
Para que me quede, digamos, todo normalizado y me represente siempre la
misma V. Aquí tenemos la expresión que os he puesto antes en la pizarra.
¿No? Lo mismo. Lo mismo donde esto es el operador derivada, ¿eh? No
confundamos. Esto es el operador derivada y 1 partido por A son los
coeficientes de la reacción. Esto es la derivada. ¿Vale? Está claro que
los productos tendremos ahí con más porque aumenta la concentración y
los reactivos con un menos porque disminuyen. Bien. Otro ejemplo. Esta
reacción. ¿Cómo podemos expresar la velocidad de esta reacción? Fijaos
cómo en el caso del amoníaco dividimos por 4, en el caso del oxígeno por
3, en el caso del nitrógeno 2 y el agua 6. Y los signos menos con los
reactivos y los signos más con los productos. Bien. La ecuación general
de velocidad normalmente depende de las concentraciones de los reactivos
siguiendo una expresión de este tipo. V igual a K por la concentración.
Concentración de A elevado a N por la concentración de B elevado a M. Hay
una cosa que es importante señalar. Que M y N no tienen por qué coincidir
con los coeficientes estequiométricos. Estos valores de M y N se
determinan experimentalmente. Se determina experimentalmente. ¿Y cuándo
van a coincidir? ¿Cuándo van a coincidir? Pues cuando tengamos una
reacción elemental. Aquella en la cual tiene lugar. En una sola etapa.
Pero entendámonos que estos parámetros, estos coeficientes, N y A, B y M,
no tienen por qué ser iguales. De entrada, no tienen por qué ser iguales.
Y de hecho, N y M se determinan experimentalmente. Y A y B son los
coeficientes estequiométricos. Bien. A la constante K, a esta constante K,
se le llama constante, constante de velocidad. Esta constante de velocidad
depende de cada reacción. Depende de la temperatura, pero no depende de la
concentración de los reactivos. K es independiente de la concentración de
los reactivos. Importante también tenerlo presente. K va a depender del
tipo de reacción y de la temperatura. Fijaos aquí cuáles son las
ecuaciones de velocidad experimentales. Estas dos reacciones que parecen
muy similares. Son la formación del yodo y el dióxido. El dióxido de
hidrógeno y del bromuro de hidrógeno. ¿Vale? Sin embargo,
experimentalmente, en una de ellas vemos que depende de la concentración
de bromo elevada a un medio. Cuando aquí solo tenemos un 1. ¿Vale? Es que
el mecanismo de la reacción hace que tengamos esta dependencia elevada a
un medio. Eso nos va a indicar que el mecanismo de estas dos reacciones,
aunque parecen muy similares, son distintos. Bien. A los exponentes que
tenemos, en esas concentraciones de N, de A y de B, ¿no? Esos parámetros
N y M se llaman orden de la reacción respecto de A y orden de la reacción
respecto de B. N orden respecto de A y M orden respecto de B. ¿Vale? A la
suma de estos parámetros N más M se le llama orden total de la reacción.
El orden total de la reacción. N más M es el orden total de la reacción.
N, orden respecto de A. B, orden respecto de B. Así, por ejemplo, en esta
reacción, en la primera, ¿no? del yodo-yodohidrógeno, para dar
yoduro-hidrógeno, ¿no?, diremos que es una reacción de orden 1 respecto
del hidrógeno, de orden 1 respecto del yodo, y de orden 2 total. En la
segunda, de formación del volumen de hidrógeno a partir de hidrógeno y
de bromo, diremos que es de orden 1 respecto del hidrógeno, de orden 1
medio respecto del bromo, y de orden total 3 medios. 1 más 1 medio, 3
medios. Bien. ¿Cómo se determina la ecuación de velocidad? Pues ya os
decía anteriormente, con medidas experimentales, medir la velocidad
inicial de las concentraciones de todos los reactivos constantes menos 1,
donde se varía la concentración de ese reactivo manteniendo constante los
otros. Si, por ejemplo, al doblar la concentración de un reactivo la
velocidad se multiplica por 2, será de orden 1. Pero si al doblar la
concentración la velocidad se multiplica por 4, será de orden 2. Ahora lo
veremos después con ejemplos. Hay que saberlo. Vamos a ver. Aquí lo
tenemos, fijaos. Dice determinar el orden de esta reacción. Esta es una
reacción donde el clorometano reacciona con el agua para dar metanol y
cloruro de hidrógeno. Y vemos que nos fijamos ¿no? que la velocidad de la
reacción se duplica cuando se duplica la concentración de clorometano.
¿Veis que estos dos permanecen constantes? ¿Y qué ha pasado con la
velocidad que se ha duplicado? Si se ha duplicado, esto quiere decir que la
velocidad de reacción la velocidad de reacción es de orden 1 respecto al
clorometano porque al duplicar la concentración de clorometano la
velocidad se ha duplicado manteniendo constante la concentración de agua.
Pero ahora veamos qué ocurre manteniendo constante la concentración de
clorometano y duplicando la de agua. Lo pongo aquí en azul, aquí está y
esta y esta. ¿Qué ha pasado ahora con la velocidad al duplicar la
concentración de agua? Pues que ha sido cuatro veces mayor. 2,83 por 4 me
da 11,35 es cuatro veces mayor. Cuatro veces mayor. ¿Eso qué quiere
decir? Que vamos a tener una dependencia del cuadrado de la concentración
de agua de manera que la velocidad de esta reacción sería k por la
concentración de clorometano y por la concentración de agua al cuadrado y
por la concentración de agua al cuadrado. Bueno, aquí estaría explicado
todo lo que os he dicho. ¿Vale? ¿Cómo se puede calcular la constante de
velocidad? Pues fijaos la constante de velocidad no sé si se verá bien
voy a cambiar de color a rojo claro, v hemos quedado que es k por la
concentración de clorometano por la concentración de agua al cuadrado.
Esto es una reacción de orden 3. k, la constante de velocidad será v
partido la concentración de clorometano por la concentración de agua al
cuadrado. ¿Cuáles serán las unidades? Las unidades de la velocidad que
es molaridad segundos a la menos uno partido molaridad por lo tanto esto
será molaridad a la menos dos por segundos a la menos uno repito,
molaridad a la menos dos por segundo a la menos uno esas serían las
unidades molaridad es moles partido por litro o moles litro a la menos uno
¿Vale? Lo tenéis aquí todo esto aquí abajo tenéis moles a la menos dos
litros al cuadrado porque molaridad a la menos dos sería moles a la menos
dos por litros al cuadrado. ¿Vale? Aquí también está puesto cómo se
puede hacer tomando logaritmos resolviendo un sistema de ecuaciones pero
claro, no es necesario todo este desarrollo tan exhaustivo siempre pensad
una cosa los órdenes de la reacción van a ser de orden 0 1, 2 normalmente
de orden 3 es muy difícil encontrar una reacción de orden 3 respecto a un
reactivo es muy difícil, muy difícil los órdenes de la reacción con
respecto a los reactivos son de orden 0 orden 1, orden 2 bien, en la
obtención de ácido nítrico una de las etapas principales es la
oxidación del NO a NO2 para esta reacción nos dicen que se ha de
experimentar que su ecuación ¿no? la ecuación es esta de aquí y la
constante de velocidad sigue siendo una reacción de tercer orden fijaos
los exponentes dos más uno me piden calcular la velocidad de oxidación
del NO a dicha temperatura con estas concentraciones esta por un lado y
esta por el otro entonces simplemente como determino estas velocidades si
tengo las concentraciones o si tengo la ecuación de velocidad simplemente
se trata de sustituir numéricamente estas concentraciones iniciales en las
ecuaciones de velocidad y a partir de estas concentraciones iniciales y la
ecuación de velocidad debe tener las velocidades iniciales ¿de acuerdo? y
los valores que tenemos aquí nos damos cuenta que en este ejemplo que nos
ponen lo que hacemos es duplicar la concentración de NO y duplicar la
concentración de 2 ¿vale? ¿y qué ha pasado con la velocidad? que se ha
multiplicado 8 veces porque al duplicar la concentración de NO la
velocidad se multiplica por 4 ¿no? porque depende del cuadrado se
multiplica por 4 y al duplicar la concentración de oxígeno se multiplica
por 2, 4 por 2 es 8 ¿vale? si duplicamos la concentración de una
reacción del segundo orden respecto a un reactivo la velocidad se
multiplica por 4 si duplicamos la velocidad de reacción de una reacción
de orden 1 respecto si duplicamos la concentración de un reactivo de una
ecuación de velocidad de orden 1 se duplica orden 1 se duplica, de orden 2
se multiplica por 4 y si es triplicar si es de orden 1 se multiplica por 3
y si es de orden 2, 3 al cuadrado 9 bueno, seguimos aquí tenéis otro
ejemplo que tenéis las velocidades ¿no? dice determinar la ecuación de
velocidad y calcular el valor de la constante de velocidad bueno, pues si
observamos aquí un poquito en esta reacción vemos que fácilmente nos
damos cuenta de entrada que al duplicar la concentración de hidrógeno la
velocidad se duplica ¿esto qué implica? que es de orden 1 respecto de
hidrógeno ¿y qué pasa con DNO? pues fijaos, DNO aquí tenemos esto
sería DNO con esta concentración de hidrógeno y con la misma de
hidrógeno NO se ha multiplicado la velocidad por 4 entonces, ¿esto qué
quiere decir? que va a ser, va a depender del cuadrado de la concentración
de NO y de la concentración de H2 es decir, va a ser de orden 2 respecto
del NO y de orden 1 respecto del hidrógeno ¿por qué? porque al duplicar
la concentración de hidrógeno la velocidad se duplica y al duplicar la
concentración de NO la velocidad se cuadruplica manteniendo constante la
de hidrógeno ¿vale? y aquí lo tenemos ¿cómo obtenemos la constante de
velocidad? pues con cualquiera de las expresiones de la velocidad K es
igual a V partido de la concentración de NO2 por la concentración de H2
¿de acuerdo? bueno, ¿qué es la molecularidad? la reacción H2 más I2
para la de HI es una reacción elemental ¿no? que sucede en una sola etapa
entonces para que esto tenga lugar esta reacción tiene que interaccionar
una molécula de hidrógeno y una molécula de iodo entonces decimos que
esta reacción es bimolecular ¿por qué? porque interaccionan dos
moléculas la molecularidad sería el número de moléculas de reactivos
que colisionan simultáneamente para formar un complejo activado en una
reacción elemental cuidado eso lo he dicho pero voy a insistir en ello una
cosa es la reacción global y otra cosa es la reacción elemental una
reacción química puede tener lugar en una sucesión de etapas una
sucesión de etapas que cada una de ellas sea una reacción elemental pero
una reacción química puede tener lugar sólo en una reacción elemental
como es en este caso en este caso la reacción de formación de iodo y
hidrógeno a partir de hidrógeno y iodo tiene lugar en una única etapa
reacciona una molécula de hidrógeno con una de iodo diremos que es
molecularidad 2 ¿vale? siempre la molecularidad es un número entero y
positivo podemos hablar de reacciones unimoleculares bimoleculares o
trimoleculares es muy difícil encontrar reacciones más que trimoleculares
es muy difícil en las reacciones elementales normalmente siempre la
molecularidad coincide con el orden de la reacción en todas las reacciones
que tienen lugar en una sola etapa la molecularidad coincide con el orden
de la reacción normalmente hay excepciones como veis aquí en el caso de
la hidrólisis no en los que interviene molécula de agua porque el agua
aunque interviene en la hidrólisis está en exceso normalmente es
independiente esa concentración ¿vale? bien ya insistir también que es
muy raro encontrar una reacción química de molecularidad mayor de tres ya
de tres es complicado porque encontrar un choque que se orienten
adecuadamente tres moléculas para producir los productos no es tan
frecuente bueno, mecanismos de la reacción bueno, si nosotros decimos o
hemos comentado que estas reacciones de formación de hidrógeno es
elemental es que tiene lugar en una sola etapa y por lo tanto su velocidad
viene dada por esta ecuación donde los exponentes coinciden con los
coincidentes trigonométricas de la reacción, sin embargo la mayoría de
las reacciones químicas no ocurre esto sino que lo que ocurre en la
mayoría de las reacciones químicas es que tiene lugar en una serie de
etapas y hay un mecanismo de reacción apareciendo normalmente intermedios
de reacción intermedios de reacción que aparecen en las etapas iniciales
y que después desaparecen en las etapas finales de manera que en la
reacción global esos intermedios de reacción nunca aparecen ¿vale? ¿de
qué depende la velocidad de reacción cuando esta tiene lugar en una serie
de etapas? ¿de qué depende? pues depende de la etapa más lenta de hecho,
lo que me determina a mi la velocidad de una reacción química es la etapa
más lenta porque por muy rápida que sean las otras etapas la etapa más
lenta es la que me va a determinar la velocidad de la reacción bueno,
aquí tenemos este ejemplo de formación del monóxido de nitrógeno a
partir del NO2 y monóxido de carbono que sucede en dos etapas vamos a ver,
en primer lugar dos moléculas de NO2 se descomponen en una molécula de NO
y de NO3, este es el intermedio de reacción, un intermedio de reacción
que debe desaparecer en la segunda etapa ¿por qué? porque al final de la
reacción no está ... fijaos entonces, este intermedio de reacción tiene
que reaccionar con el CO para producir los productos que nos faltan en la
reacción global el N el NO2 porque solo tiene que haber uno a la izquierda
y el CO2 fijaos como la suma de ambas ecuaciones me da la reacción global
NO3 es el intermedio de la reacción que desaparece y la ecuación de
velocidad viene determinada por la etapa lenta como la etapa lenta es 2 NO2
la velocidad de esta reacción V será K o la concentración de NO2 al
cuadrado ¿por qué? porque la etapa lenta ese paso elemental intervienen
dos moléculas de NO2 vamos a hablar un poquito de la teoría de colisiones
de activación bueno, el número de moléculas de producto hay que saber
que es proporcional al número de choques entre las moléculas de reactivos
pero ojo eso quiere decir que a mayor número de choques mayor velocidad de
reacción eso quiere decir que a mayor temperatura mayor velocidad de
reacción porque a mayor temperatura mayor energía cinética de las
moléculas mayor velocidad y mayor número de choques por unidad de tiempo
pero ojo no todos los choques son efectivos para que sean efectivos tienen
que cumplir dos condiciones una que tengan la energía suficiente para
constituir el complejo activado esa energía suficiente supone vencer la
energía de activación y además tienen que tener la orientación adecuada
las moléculas tienen que chocar de una orientación adecuada para quedar
en lugar a la formación de los productos ¿qué es la energía de
activación? es la energía necesaria para formar el complejo activado
¿vale? es la diferencia de energía entre los reactivos ¿no? y el
complejo activado y a partir de este complejo activado se transforma en
productos pero además el choque tiene que tener una orientación
determinada fijaos en el caso A tiene la orientación adecuada y se forman
las moléculas de yodo de hidrógeno sin embargo en el caso B no tiene la
orientación adecuada y no da lugar a los productos de la reacción
representemos un poco el perfil de una reacción química fijaos, los
reactivos tenemos los reactivos con una energía determinada y los
productos en este caso con menos energía esto es lo que supone se trata de
una reacción exotérmica pero no hay que olvidar que en la reacción tiene
lugar mediante la formación de un complejo activado también llamado
estado de transición que tiene un alto contenido energético es muy
inestable y evoluciona rápidamente hacia la formación de productos y para
que la reacción tenga lugar los reactivos deben vencer esta energía de
activación esta barrera energética cuanto mayor sea la barrera
energética más lenta será la reacción cuanto más baja sea la barrera
energética más rápida será la reacción porque tendremos un mayor
número de choques con la energía suficiente para hacer esa barrera
energética cuanto más pequeña sea a la derecha tenemos una reacción
endotérmica donde los productos tienen un mayor contenido energético que
los reactivos aquí tendremos incremento de H menor que cero y aquí
incremento de H mayor que cero exotérmica y endotérmica energía de
activación fijaos que la energía de activación aquí es mayor en una
reacción que en otra pero no tiene por qué ser condicionado porque sea
exotérmica o endotérmica cuidado ¿Qué factores afectan a la velocidad
de la reacción? la naturaleza de las sustancias el estado físico eso
quiere decir que no es lo mismo que yo reaccione tenga dos reactivos
diferentes, no tiene por qué ser la velocidad la misma el estado físico
normalmente el estado gaseoso o líquido en estado sólido superficie de
contacto o grado de pulverización en el caso de los sólidos claro, si yo
tengo un sólido que va a reaccionar o lo tengo pulverizado como tiene
mayor superficie de contacto la reacción es más rápida también la
concentración de los reactivos al aumentar la concentración de los
reactivos aumenta la velocidad ¿por qué? porque hay un mayor número de
moléculas por unidad de volumen eso implicará un mayor número de choques
por unidad de tiempo y por lo tanto una mayor probabilidad de obtener
choques eficaces al aumentar la temperatura aumenta la velocidad ¿por
qué? porque aumenta la energía cinética de las moléculas al aumentar la
energía cinética aumenta la velocidad y por lo tanto tenemos una mayor
fracción de moléculas de reactivos que interaccionan que chocan con la
energía suficiente para vencer la barrera energética de la energía de
activación la presencia de catalizadores pueden aumentar o disminuir
bueno, si son catalizadores aumenta si disminuye se llaman inhibidores
inhibidores los catalizadores son sustancias que lo que hacen es
estabilizar el estado de transición disminuye la energía de activación y
al disminuir la energía de activación lo que hace es incrementar el
porcentaje de moléculas que tienen la energía suficiente para vencer esta
barrera energética para vencer la barrera energética ¿vale? eso es
importante no es que aumente el número de choques eficaces no, no, el
número de choques no cambia pero aumenta el porcentaje de moléculas que
tienen la energía suficiente para vencer la energía de activación bueno,
la temperatura ya hemos dicho porque aumenta esta variación con la
temperatura viene dada por la ecuación de Arrhenius aquí la tenéis k, la
constante de velocidad es igual al factor de frecuencia por e elevado menos
EaRT donde Ea es la energía de activación es el factor de frecuencia que
depende de cada reacción química R es la constante de los gases ideales y
T es la temperatura absoluta la temperatura absoluta ¿vale? y se expresa
en forma logarítmica muchas veces, ¿para qué? para despejar la energía
de activación ¿de acuerdo? importante que sepamos esta dependencia de la
constante de velocidad la constante de velocidad depende de la temperatura
y es específica de cada reacción química porque cada reacción química
tiene una energía de activación y tiene un factor de frecuencia ¿vale?
bien, aquí tenemos un ejemplo que nos pide cuál es la energía de
activación de una reacción si la constante de velocidad se duplica cuando
la temperatura pasa de 15 a 25 ojo, no nos olvidemos hemos visto la T
mayúscula temperatura siempre absoluta en Kelvin nunca en grados
centígrados cuidado, nunca en grados centígrados entonces si cogemos la
expresión anterior en forma logarítmica ¿no? y sustituimos K1 sería
para una temperatura ¿no? de 15 grados y 2K1 para una temperatura de 25
grados si relacionamos las dos ecuaciones sustituimos la R por 8,314
cuidado nunca pongáis aquí la R como 0,082 8,314 ¿vale? la temperatura
siempre en Kelvin si restamos las ecuaciones y operamos me queda esta
energía de activación ¿de acuerdo? que me sale en julios por mol ¿por
qué me sale en julios? porque la R la he puesto en julios y la R siempre
debiste ponerla en julios ¿vale? catalizadores bueno, intervienen en una
reacción química ¿no? normalmente se recuperan al final de la misma y no
aparecen en la reacción química igualada, ¿qué es lo que hace un
catalizador? se combina con el complejo activado y lo estabiliza disminuye
la energía de activación y hace que la reacción sea más rápida
modifica el mecanismo de la reacción y por tanto modifica la energía de
activación pero es importante que sepamos que lo que hace es que un
catalizador lo que hace es que sostenga los productos antes, pero no
modifica el rendimiento de la reacción no modifica la cantidad de producto
no modifica el equilibrio químico es decir, un catalizador lo que hace es
que la reacción sea más rápida hace que sea más rápida pero no que
modifique la relación de concentraciones reactivos y productos no me
permite aumentar el rendimiento un catalizador un catalizador positivo
aumenta la velocidad porque disminuye la energía de activación y uno
negativo, llamados inhibidores más que catalizadores, serían un inhibidor
a ver más que catalizadores negativos se llaman inhibidores estos sobre
todo tienen más aplicaciones en la parte de bioquímica, pero bueno
también en la química industrial homogéneos cuando están en una misma
fase y heterogéneos en distintas fases bueno, aquí tenemos un ejemplo de
catálisis heterogénea con platino-rodio donde se producen estas
reacciones vale el objetivo es eliminar estos gases tóxicos como se dice
el CO y el NO bueno, pues estas reacciones están catalizadas
heterogéneamente con estos dos elementos metálicos ya para finalizar
vemos este diagrama interesante entre la energía y la coordenada de
reacción, fijaos como la curva de la energía de activación sin catalizar
nos genera una energía de activación mayor que catalizada pero que al
final fijaos como la curva azul y la negra las dos me generan todo el mismo
reactivo y producto lo único que hace un catalizador es modificar la
energía de activación y nada más bueno, aquí tenéis este ejemplo
también de esta reacción exotérmica indique si la reacción es
exotérmica o endotérmica, es exotérmica porque incremento de H es
negativo los productos tienen menos contenido energético que los
reactivos, los productos menos que los reactivos disminuye la energía de
activación y por eso tenemos mayor cantidad de reactivos con la energía
suficiente para vencer esa barrera energética y transformarse en
productos, muy bien vamos a ir rápidamente ya a las pruebas actividades
que han ido saliendo los últimos años este es del año pasado, de
septiembre este ejercicio dice de acuerdo con los datos experimentales de
esta tabla determinar el orden de la reacción respecto a NO y H2, el orden
total es escribir la ecuación de velocidad y calcular la constante, esto
hemos hecho cosas parecidas hace un momento y ya simplemente mirando un
poquito lo que tenemos aquí fijaos hidrógeno, mantengo la misma de
hidrógeno y triplico la de NO, que ha pasado con la velocidad, que se ha
triplicado si yo al triplicar la concentración de NO se triplica la
velocidad será de primer orden respecto del NO, vamos a ver con el
hidrógeno vamos a ver manteniendo constante la de NO manteniendo constante
la de NO y ahora modifico fijaos, triplico bueno, triplico no esto es mucho
mayor a ver mantenemos constante la de NO y aquí tenemos 2,5 por 10 a la
menos 3 y 10 por 10 a la menos 5 es decir, 10 a la menos 4 multiplicado por
4 y que ha pasado con la ecuación de velocidad con la velocidad vamos a
verlo aquí lo tenemos es de orden 1 respecto a aquí está aquí tenemos
la velocidad 3,6 por 10 a la menos 6 y 9 por 10 a la menos 5 0,04 eso que
quiere decir que la N también va a ser 1 la N también va a ser 1 de
acuerdo porque la relación es la misma la relación es 4 veces más de
concentración velocidad 4 veces más entonces será de orden 1 respecto a
los dos reactivos esta será la ley de velocidad el orden total será 2 y
la constante de velocidad k, lo puedo calcular con cualquiera de las
ecuaciones anteriores ¿no? sustituyendo ¿vale? siendo las unidades la
ecuación de velocidad las unidades son molaridad segundos a la menos 1
aquí dividido molaridad al cuadrado luego será molaridad a la menos 1 por
segundos a la menos 1 estas serían las unidades de k molaridad a la menos
1 que es moles menos 1 por litro de acuerdo con el proceso industrial de
producción del amoníaco a partir de nitrógeno hidrógeno si la velocidad
de desaparición de hidrógeno es esta que tenemos aquí velocidad de
desaparición de hidrógeno ¿no? determine cuál es la velocidad de
formación del amoníaco bueno, aquí hay que establecer una relación
entre las velocidades de reacción y los coeficientes estequiométricos
acordaos que vimos antes que para normalizar tenemos que dividir por los
coeficientes estequiométricos por lo tanto si quiero determinar la
velocidad de formación del amoníaco ¿no? cojo estos dos y despejo la
velocidad de formación del amoníaco que será menos 2 tercios ¿no? la
velocidad de desaparición del hidrógeno no puedo poner una velocidad de
formación del amoníaco negativa es que la velocidad de formación de
desaparición del hidrógeno es negativa es la que es negativa y menos por
menos da más ¿vale? la velocidad de formación del amoníaco será
positiva la que es negativa es la desaparición del hidrógeno y por eso
aquí ponemos esta es la velocidad de formación del amoníaco y la ponemos
positiva ¿vale? bueno aquí hay otros ejercicios que son interesantes
aquí nos dicen que determinemos la ley de velocidad no se si se ve muy
bien o no pero como podéis descargar el archivo nos dice el primero que es
un equilibrio rápido y el segundo que es un proceso lento vale, entonces
la velocidad de la reacción ¿no? la velocidad de la reacción v viene
determinada por el proceso lento ¿vale? no lo olvidemos v será k por la
concentración de i al cuadrado pero i es un intermedio de la reacción
fijaos que la suma de estas dos reacciones ¿no? a más b 2i y 2i fijaos a
más b para dar 2i que es un equilibrio y 2i que es el proceso lento para
dar c más d sumamos y a más b para dar c más d ¿vale? entonces i
¿vale? tenemos un equilibrio en el primer caso tenemos un equilibrio
entonces k1 lo tenemos aquí k1 por la concentración de ab es igual a k-1
por la concentración de i al cuadrado de aquí podemos despejar la
concentración de i al cuadrado y sustituirla no sé si voy un poco rápido
ay perdonad y sustituirla aquí ¿no? entonces nos queda esta ecuación de
la velocidad está muy pequeñito lo voy a poner aquí más grande la
velocidad me queda k2 k1 partido k-1 por la concentración de a y por la
concentración de b esto sería la constante de velocidad k y diríamos que
es una reacción de segundo orden, de orden 1 respecto de a y de orden 1
respecto de b bueno aquí tenemos otro dice calcular la energía de
activación de una reacción catalizada que multiplica su velocidad de
reacción por 1000 ¿no? por el hecho de estar catalizada es decir queremos
saber que vale la energía de activación en la reacción catalizada sin
catalizar tiene 50 grados tiene 85 kilojulios multiplicar la velocidad por
1000 supone que la constante de velocidad se multiplica por 1000 es decir
tú tienes aquí k1 por a por e elevado a menos ea rt ¿no? 1 voy a
llamarle 1 sin catalizar k2 a por e ea2 rt donde k2 es 1000 veces k1 ea1 es
conocido yo pondría 85 por e elevado a 3 julios mol y la r 8,314 julios
mol kelvin aquí como está resuelto pone en kilojulio la energía de
activación y la r en kilojulios normalmente nos olvidamos de pasar a
julios y hacemos mal el ejercicio os aconsejo trabajar en el sistema
internacional si lo hacéis tenéis esta relación os aconsejo que lo
pongáis en julios aunque aquí está resuelto con kilojulios y también
está bien seguimos bueno la suponificación este es un poquito más
delicado hay que coger la ecuación de velocidad dice la suponificación
del acetato de metilo por dióxido de sodio generada por esta reacción es
una reacción de segundo orden dice tendríamos que ir al libro y ver la
ecuación de velocidad de una reacción de segundo orden lo tenemos por
aquí también se puede integrar a veces nos las dan pero bueno esta es la
ecuación de velocidad de una reacción de segundo orden este es el único
ejercicio que he visto que se haya puesto temporalmente pero bueno ah donde
tengas que aplicar la ecuación de velocidad de primero o de segundo orden
en todos estos años no es habitual no es habitual esperar una PEC los
exámenes no suelen ser habitual pero no quiero decir nada más entonces
dice el tiempo que necesita para que la concentración te disminuya un 50%
eso es el tiempo de semirreacción el tiempo de semirreacción es el tiempo
que tiene que transcurrir para que se reduzca a la mitad en el caso de una
reacción de segundo orden si buscamos el tiempo para que la concentración
de A sea la mitad de la inicial será 1 partido K la concentración de A0
vale de A0 bueno pues a partir de esta fórmula nosotros con el tiempo a
ver el tiempo que se necesita para que disminuya un 50% nos pide ese tiempo
y la A0 y se sabe que el 25% del mismo se simplifica en 11 minutos y que la
concentración en ese momento es de 0,011 para cada uno de ellos bueno a
los 11 minutos venga bueno aquí tenéis la expresión que ya le hemos
puesto antes de tiempo de semirreacción de segundo orden veamos dice que
al cabo de 11 minutos la concentración de este ha disminuido un 25% eso
quiere decir que te quedas con un 75% es decir que yo tengo una
concentración de este el 75% de inicial y me dice que es 0,011 luego a
partir de aquí saco la concentración inicial saco la concentración
inicial además sabemos que es una reacción de segundo orden se cumple
esta relación y a partir de aquí como sé la concentración inicial y la
concentración al cabo de 11 minutos puedo calcular la constante de
velocidad y si sé la constante de velocidad puedo calcular el tiempo de
semirreacción todo va ligado con las dos fórmulas de antes que os he
puesto fijaos cómo se resuelve el ejercicio y la segunda parte la segunda
parte nos pedían del ejercicio os he dicho que es un poco singular la
concentración de acetato sódico al cabo de media hora si iniciase el
proceso bueno, es una reacción de segundo orden esta es la ecuación de
velocidad inicialmente tenemos esta concentración lo hemos calculado al
cabo de un cierto tiempo me quedará 0,014-x 0,014-x vale y lo que hacemos
qué es sustituir no a ver sabemos la concentración inicial que es 0,014
vale entonces pondremos 1 partido la concentración al cabo de un cierto
tiempo t 30 minutos menos 1 partido 0,014 es igual a la constante no que es
1,77 por el tiempo 3 minutos vale y a partir de aquí que obtengo obtengo
la concentración que me queda de reactivo aquí la tenemos entonces si yo
sé la concentración que me queda de reactivo y sé la inicial podré
calcular la x vale y la x será restando todo esto 0,014 perdón esto a lo
mejor es un poco rápido esto menos x es igual a 8,03 o dice a menos 3 y a
partir de aquí podría obtenerlo bueno yo os he dicho que esto es poco
habitual este tipo de ejercicio ahora bien vamos aquí este este de aquí
creo que ya lo hemos visto antes un poquito en la teoría es proponer un
mecanismo de esta reacción bueno tenemos nos dice la segunda etapa no y la
global a partir de aquí nosotros tenemos que deducir la primera etapa la
primera etapa tiene que tener el NO3 y tiene que tener los reactivos y
productos necesarios para que me quede me quede la reacción global vale
entonces veamos la reacción global es esta vale esta que tenemos aquí
vamos a verla la segunda etapa que es rápida es esta otra NO3 más CO para
dar NO2 más CO2 y ojo que tiene que suceder que sumándole con la etapa
lenta 2 de NO2 para que me quede 1 a la izquierda de la reacción global el
CO ya lo tengo se me produzca aquí el NO3 que se me tiene que simplificar
y el NO vale fijaos que si sumamos esta ecuación me sale la reacción
global y como esta es la lenta la velocidad de la reacción sería K por la
concentración de NO2 al cuadrado bueno vamos a probar este tipo de
ejercicios de mecanismos este ya sí es más habitual lo que están
poniendo más últimamente dice para el estudio cinética de esta reacción
se tomaron medidas de velocidades iniciales de la reacción empleando
distintas concentraciones de los reactivos aquí dice determinar el orden
de la reacción respecto de A y B el orden total bueno pues fijaos aquí si
vemos manteniendo constante 1 y 2 y modificando la concentración de B
claro aquí no es duplicar a ver bueno si cojo las dos centrales vamos a
verlo nos va a ser más fácil cojo el segundo y el tercero mantengo
constante B y duplico A que ha pasado con la velocidad pues que se ha
duplicado 177353 sería el doble entonces diremos que es una reacción de
orden 1 respecto de A a ver si mantenemos constante aquí las dos últimas
si mantenemos constante A y duplicamos duplicamos B vemos que la velocidad
se multiplica por 4 0,00353 por 4 me sale 0,014 entonces diremos que es una
reacción de orden 2 respecto de B es de orden respecto de A 1 de orden 2
respecto de B por lo tanto orden total 3 ¿cómo puedo sacar la velocidad
de la reacción? pues aquí lo está haciendo con estas ecuaciones se puede
hacer pero creo que es podemos escribirlo de manera intuitiva como os lo he
contado redactándolo y sino planteando las ecuaciones claro de acuerdo
pero creo que es más fácil así bien y la velocidad de la reacción pues
la constante K esto sería V la velocidad con los exponentes
correspondientes y tendríamos esta constante de velocidad que obtenemos lo
mismo con cualquiera de ellas ¿cómo puedo obtener? la energía de
activación pues fijaos si la constante de velocidad se multiplica por 80
aumentando la temperatura de 400 a 500 ¿cuál es la energía de
activación? pues aquí tienes esta ecuación que es muy útil que nos
relaciona la constante de velocidad no en función de la temperatura si
nosotros modificamos la temperatura y las constantes de velocidad podemos
obtener la energía de activación ¡ojo! como he puesto aquí digo la
solución que nos da hemos puesto la R en 8,314 por 10 elevado a menos 3
kilojulios obtener la energía de activación en kilojulios si yo hubiera
puesto 8,314 me saldría esto multiplicado por 1000 72.900 julios por mol
de acuerdo seguimos vamos a ver esta reacción dice dada la reacción cuya
ecuación es ésta si se reduce un tercio el volumen que ocupan los gases
reaccionantes determina cómo variará la velocidad si disminuye si
disminuye un tercio ¿qué quiere decir que disminuya un tercio? disminuir
un tercio el volumen quiere decir que la concentración aumenta al 3 porque
si yo tengo la nueva concentración ¿que será? el volumen por la
concentración dividido por el nuevo volumen que sube tercios luego la
concentración se triplica si yo reduce el volumen a la mitad del
recipiente una mostaza gaseosa si yo reduzco el volumen a la mitad la
concentración se duplica si yo reduzco el volumen a la tercera parte la
concentración se triplica si el volumen yo lo duplico la concentración se
reduce a la mitad si yo triplico el volumen ¿No? si yo triplico el volumen
la concentración disminuye al 3 una tercera parte. ¿Por qué? ¿Qué es
la concentración? Los moles que hay por unidad de volumen. Reducir el
volumen es aumentar la concentración. Aumentar el volumen es disminuir la
concentración. Bueno, entonces, si se reduce un tercio, ¿qué pasa con la
velocidad? Pues es como aumentar tres veces la concentración de X y tres
veces la de Y. Y por lo tanto vemos que la velocidad quedaría multiplicada
por nueve. Aquí hay otro. Dice aquí, al reaccionar el reactivo A con Y la
velocidad de reacción se duplicó cuando la concentración de uno de los
reactivos se hizo el doble y la del otro reactivo se mantuvo constante. En
otro experimento se observó que la velocidad de reacción se multiplicó
por un factor de nueve cuando la concentración de Y se hizo el triple,
manteniendo constante de X. A partir de aquí hay que determinar el orden
total, razonando la respuesta. Pues, razonando la respuesta, diríamos lo
siguiente. Que el orden de la reacción ha de ser de primer orden respecto
de X ¿Por qué? Porque al duplicar la concentración, la velocidad se
duplica. Que es lo que me indica esta ecuación de velocidad. Y ha de ser
de segundo orden respecto de Y porque al triplicar la concentración la
velocidad es nueve veces mayor. ¿No? ¿Sí? Si duplicamos la
concentración de X manteniendo Y constante, tengo 2V. Si duplico la
concentración de Y no triplico, perdón. La concentración de Y
manteniendo X constante la velocidad es nueve veces mayor. Nueve veces
mayor. ¿Vale? Bueno, a ver. Dice aquí. ¿Cuál de las siguientes
afirmaciones es incorrecta? Una reacción exotérmica no se necesita calor
para iniciar la reacción. No tiene nada que ver. La reacción
exotérmica... Tú necesitas una cantidad de energía inicialmente para
vencer la barrera energética, la energía de activación. ¿Vale? La
constante velocidad de una ecuación de velocidad de una reacción química
no depende de las concentraciones de los reactivos. ¿Vale? Vale. Esto es
verdadero. Esto no tiene por qué ser así. La temperatura mezcla de
reacción y el peso molecular de reactivos y productos son factores que
influyen en la velocidad. La temperatura sí. Pero el peso molecular no.
No. Lo que determina es la concentración. La concentración sí, pero no
el peso molecular en sí. Y además de productos, además. Los productos no
influyen para nada. Esta frase no es... Esto es falso. Si aumenta la
concentración de reactivos, la velocidad de la reacción aumenta porque
aumenta la frecuencia de las colisiones de las moléculas. Sí. Porque al
haber mayor concentración, hay un mayor número de moléculas de
reactivos, que aumenta la frecuencia de volumen y aumenta la frecuencia de
las colisiones. Verdadero. ¿Los productos de la reacción tienen menos
energía que los reactivos en una reacción exotérmica? Sí. En una
reacción exotérmica, los productos menos que los reactivos. ¿Un
catalizador influye sobre la velocidad de reacción aumentando el número
de choques? No. No aumenta el número de choques. Lo que hace es disminuir
la energía de activación y por lo tanto la barrera energética y un mayor
número de moléculas tienen la energía suficiente para vencer esa barrera
energética. Ajá. Aquí dice... Bueno, esto cayó en el... Bueno, a ver.
Dice aquí que la reacción que tiene lugar entre el óxido nítrico y el
oxígeno gaseoso para dar dióxido de micrógeno. ¿No? NO más O2 para dar
NO2. Por ejemplo, un medio o dos es. Dice que al duplicar la concentración
de óxido nítrico manteniendo oxígeno constante, la velocidad se
cuadruplica. Si la velocidad se cuadruplica, quiere decir que es la
concentración de NO al cuadrado. Al duplicar la concentración de oxígeno
manteniendo constante el grado de óxido nítrico, la reacción se duplica.
De acuerdo con este dato, determina cuál será el orden total de la
reacción y las unidades de la constante. El orden total será orden 3.
¿Lo vemos? ¿No? Es de orden 2 respecto de NO porque se cuadruplica y de
orden 1 respecto de 2 porque se duplica. ¿Cuáles son las unidades? Pues
esto era molaridad segundos a la menos 1 partido de molaridad al cubo.
¿Esto qué quedará? Molaridad a la menos 2 segundos a la menos 1. Bueno,
este la velocidad de producción de O2. Podemos calcular la velocidad.
Está aquí hecho. Este está hecho aquí. ¿No? Fijaos. Aquí aquí es un
medio y aquí esto es un 2. ¿No? Vale. Bueno, la velocidad de
desaparición de N2O5 es la variación de la concentración. Aquí hemos
tomado de 0 a 300 y calcular la variación de la concentración. Ojo que
lleva un menos, porque la velocidad es positiva. 2,3 por 10 a la menos 5.
Variación de la concentración partido del intervalo de tiempo. ¿Vale?
¿Y qué relación hay? Porque me pide que calcule la velocidad de
producción del O2. Bueno, es que la velocidad de la reacción es dos veces
la velocidad de formación del O2. Luego, la velocidad de formación del O2
es la velocidad de la reacción partido por 2. Explicar las diferencias en
cada uno de estos términos. Relación de primer orden y de segundo orden.
Está aquí. Energía de activación y entalpía. Energía de activación y
energía mínima. Para que se produzca una reacción química es la
diferencia entre el complejo activado y los reactivos. La entalpía de
reacción es la diferencia entre la energía de los reactivos y de los
productos. Bueno, hay una serie de definiciones que yo os aconsejo que las
miréis y que las tengáis en cuenta. Lo que es el orden de la reacción,
la constante de velocidad. Lo hemos visto en la teoría, pero son preguntas
que a veces salen en las penas de los mismos exámenes. El tiempo de vida
media, el tiempo de semirreacción es el tiempo necesario para que la
cantidad de los reactivos se reduzca a la mitad. El factor de frecuencia es
ese factor que aparece en la ecuación de Arrhenius que está relacionado
con el número de choques efectivos entre las moléculas y que depende de
los reactivos reaccionantes. Depende de cada reacción específica. Aquí
hay más diferencias entre reacciones de primer orden y segundo orden.
Orden de reacción, lo que es el orden de reacción. Orden de enlace ya
viene del otro tema. Velocidad de reacción, variación de concentración
de reactivos o de productos por unidad de tiempo. Aquí hay otro ejercicio
cómo varía la velocidad de reacción de segundo orden respecto a un
reactivo si se triplica. Ya lo hemos visto, ¿no? Varias veces, ¿no? Y ya
hemos visto varias veces que en este caso se multiplica por 9, ¿no? Esta
reacción por poner este mecanismo ya lo hemos también tratado en un
ejercicio anterior y ya simplemente para cerrar simplemente os voy a abrir
un archivo donde hay más actividades de ciencia química. Son actividades
ya de otra asignatura que os pueden servir de complemento para consolidar
conocimientos y nada más, ¿eh? Consolidar conocimientos. Pero lo esencial
son esos ejercicios que hemos visto, pero bueno, eso también aquí tenéis
más ejemplos y como están todos resueltos pues también os puede ayudar
para afianzar conocimientos. Bueno, pues muchas gracias por estar ahí y
nos vemos la próxima semana. Hasta la próxima.