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T4: Cinética química
Velocidad de reacción
Teoría
2025 · Ordinaria · Titular
2B
Examen

La reacción química 2 A+B→C\ce{2A + B -> C} tiene como ecuación de velocidad v=k⋅[A]2⋅[B]v = k \cdot [A]^2 \cdot [B]. Responda razonadamente:

a) ¿Cuál es el orden total de la reacción?b) Determine las unidades de la constante de velocidad.c) ¿Se puede considerar que, durante el transcurso de la reacción química, la velocidad de la reacción permanece constante?d) ¿La velocidad de desaparición de BB es igual que la velocidad de aparición de CC?
Ecuación de velocidadOrden de reacción
a) Los órdenes de reacción parciales se corresponden con los exponentes a los que se elevan las concentraciones de los reactivos en la ecuación de velocidad v=k[A]2[B]1v = k [A]^2 [B]^1. Por tanto, el orden parcial respecto al reactivo A\ce{A} es 2 y el orden parcial respecto al reactivo B\ce{B} es 1. El orden total de la reacción es la suma de los órdenes parciales: 2+1=32 + 1 = 3.b) Para determinar las unidades de la constante de velocidad kk, se despeja dicha constante de la ecuación de velocidad y se sustituyen las unidades de velocidad (mol⋅L−1⋅s−1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}) y de concentración (mol⋅L−1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}):
k=v[A]2[B]⇒unidades de k=mol⋅L−1⋅s−1(mol⋅L−1)2⋅(mol⋅L−1)=L2⋅mol−2⋅s−1k = \frac{v}{[A]^2 [B]} \Rightarrow \text{unidades de } k = \frac{\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1}}{(\text{mol} \cdot \text{L}^{-1})^2 \cdot (\text{mol} \cdot \text{L}^{-1})} = \text{L}^2 \cdot \text{mol}^{-2} \cdot \text{s}^{-1}
c) Si se duplica la concentración de A\ce{A} ([A]′=2[A][A]' = 2[A]) manteniendo constante la de B\ce{B}, la nueva velocidad v′v' se calcula sustituyendo este valor en la ley de velocidad:
v′=k⋅(2[A])2⋅[B]=k⋅4[A]2⋅[B]=4⋅(k⋅[A]2⋅[B])=4vv' = k \cdot (2[A])^2 \cdot [B] = k \cdot 4[A]^2 \cdot [B] = 4 \cdot (k \cdot [A]^2 \cdot [B]) = 4v

Al ser una reacción de segundo orden respecto a A\ce{A}, la velocidad de reacción se cuadruplica al duplicar su concentración.

d) La dependencia de la constante de velocidad con la temperatura viene dada por la ecuación de Arrhenius: k=A⋅e−Ea/RTk = A \cdot e^{-E_a / RT}. Un aumento de la temperatura (TT) provoca un aumento del valor de la constante kk y, por consiguiente, un aumento de la velocidad de la reacción.