T4: Cinética química · Velocidad de reacción y factores que influyen

T4: Cinética química

Velocidad de reacción y factores que influyen

Teoría

2023 · Extraordinaria · Reserva

Para la reacción $\ce{A(g) + B(g) -> C(g) + D(g)}$ , que no es de orden cero, explique de forma razonada si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) El reactivo A se consume más rápido que el reactivo B.b) A temperatura constante, al aumentar la presión aumenta la velocidad de la reacción.c) Iniciada la reacción, si la temperatura no cambia, su velocidad se mantendrá constante.

Velocidad de reacciónCinética química

a) Falso. Según la estequiometría de la reacción química ajustada

\ce{A(g) + B(g) -> C(g) + D(g)}

, la relación molar de reacción entre los reactivos es 1:1.

La velocidad de una reacción en función de la desaparición de los reactivos se define como la variación de la concentración respecto al tiempo dividida por su coeficiente estequiométrico:

v = -\frac{1}{1} \frac{d[\ce{A}]}{dt} = -\frac{1}{1} \frac{d[\ce{B}]}{dt}

Al ser ambos coeficientes iguales a la unidad, la velocidad de consumo de A es exactamente igual a la velocidad de consumo de B, por lo que ninguno se consume más rápido que el otro.

b) Verdadero. Considerando el comportamiento de los gases ideales, la concentración molar de una especie gaseosa se relaciona con la presión mediante la expresión

c = \frac{n}{V} = \frac{P}{R \cdot T}

A temperatura constante, un aumento de la presión conlleva un aumento proporcional de la concentración de los reactivos. La ley diferencial de velocidad para esta reacción es:

v = k [\ce{A}]^m [\ce{B}]^n

Dado que el enunciado especifica que la reacción no es de orden cero, al menos uno de los exponentes ( $m$ o $n$ ) es mayor que cero. Por tanto, al aumentar la concentración de los reactivos por el incremento de presión, el valor de la velocidad de reacción $v$ aumentará necesariamente.

c) Falso. A medida que la reacción progresa, los reactivos A y B se transforman en productos, lo que implica que sus concentraciones molares,

[\ce{A}]

[\ce{B}]

, disminuyen con el tiempo.

Si la temperatura permanece constante, la constante de velocidad $k$ no varía. Sin embargo, al depender la velocidad de las concentraciones de los reactivos según la ecuación:

v = k [\ce{A}]^m [\ce{B}]^n

Y siendo los órdenes de reacción distintos de cero, la disminución de $[\ce{A}]$ y $[\ce{B}]$ provoca una disminución continua de la velocidad de la reacción a medida que esta avanza, por lo que no puede mantenerse constante.