T4: Cinética química · Velocidad de reacción y catalizadores

Velocidad de reacción y catalizadores

Teoría

2020 · Ordinaria · Suplente

Indique de forma razonada si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La velocidad de una reacción es independiente de la concentración de reactivos.b) La unidad de la constante de velocidad de una reacción de orden uno es

s^{-1}

.c) El uso de catalizadores aumenta la energía de activación de la reacción.

cinéticacatalizadores

a) Falso. Según la ley diferencial de velocidad, la velocidad de una reacción química depende de las concentraciones de los reactivos según la siguiente expresión general:

v = k [A]^m [B]^n

En esta ecuación, $k$ representa la constante de velocidad y los exponentes $m$ y $n$ son los órdenes parciales de reacción. Un aumento en la concentración de los reactivos conlleva un incremento en el número de colisiones por unidad de volumen y tiempo. Al aumentar la frecuencia de choques, se incrementa la probabilidad de colisiones eficaces (aquellas con orientación adecuada y energía superior a la de activación), lo que resulta en un aumento de la velocidad de reacción $v$ .

b) Verdadero. La unidad de la constante de velocidad depende del orden global de la reacción. Para una reacción de orden uno, la ley de velocidad es:

v = k [A]

Sustituyendo las unidades de velocidad ( $\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}$ ) y de concentración ( $\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}$ ), podemos despejar las unidades de $k$ :

[k] = \frac{\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}}{\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}} = \text{s}^{-1}

c) Falso. Los catalizadores son sustancias que modifican la velocidad de una reacción química sin consumirse en el proceso. Su función principal es disminuir la energía de activación (

E_a

) de la reacción.

El catalizador proporciona un mecanismo de reacción alternativo (una ruta distinta) que presenta un estado de transición de menor energía. Al reducirse la barrera energética de la energía de activación, una mayor fracción de las moléculas reactivas posee la energía cinética suficiente para superar dicho umbral, lo que acelera la formación de productos.