Velocidad de reacción

Reaction Rate

La velocidad de reacción es cuánto bajan los reactivos o suben los productos por unidad de tiempo, y solo reaccionan las moléculas con energía por encima de la barrera de activación. Subir la temperatura ensancha la distribución de energías y aumenta mucho la fracción que reacciona; un catalizador acelera al bajar Ea. En la ley de velocidad v = k[A]^m[B]^n los órdenes salen del experimento, y concentración, temperatura y catalizador controlan la velocidad. Aquí cambias temperatura, Ea y catalizador para comparar la curva de distribución y el camino energético.

¿Por qué algunas reacciones son lentas?

💡 Analogía: cruzar una montaña

①Toda reacción debe superar una 'montaña de energía' (E_a)

②Las moléculas tienen energía cinética, pero no todas la misma

③Solo las que superan E_a pueden reaccionar

④Conservar comida en la nevera: T↓ → moléculas más lentas → la descomposición se ralentiza

⑤Velocidad = cuánto disminuye el reactivo (o aumenta el producto) por unidad de tiempo

Temperatura y distribución energética

temperatura (°C)25

energía de activación E_a (kJ)50

🔍 ¡Mira el área sombreada!

①T↑ → la curva se desplaza hacia energías altas

②La fracción de moléculas con E > E_a crece mucho

③Subir T en 10 °C suele duplicar a cuadruplicar la velocidad

④Cuanto menor sea E_a, menor es el efecto relativo de T

Efecto del catalizador

usar catalizador (0 = no, 1 = sí)0

💡 Cómo actúa el catalizador

①Ofrece un camino alternativo → reduce E_a

②Más moléculas superan E_a → la velocidad aumenta

③No se consume; queda igual al final

④Reduce E_a en ambas direcciones → la posición del equilibrio no cambia

Ecuación de velocidad

Ley de velocidad

v = k[A]^m[B]ⁿ

k: constante de velocidad; m, n: orden de reacción (experimentales)

Ecuación de Arrhenius

k = Ae^-E_a/RT

T↑ → k↑ → más rápida | E_a↓ → k↑ → más rápida

📐 Concentración y velocidad

①[A]↑ → más colisiones → más velocidad

②El orden (m, n) no se deduce de los coeficientes; se mide

③Orden 0: independiente de [X]; orden 1: proporcional a [X]; orden 2: proporcional a [X]²

④Semivida (t½): tiempo para que el reactivo caiga a la mitad

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1

Para una reacción con ley de velocidad v = k[A][B], ¿por qué factor cambia la velocidad si se duplica [A]? (otras condiciones constantes)

El orden en [A] es 1, así que la velocidad es directamente proporcional a [A].

v = k[A][B], primer orden en [A]

Duplicar solo [A] → la velocidad se duplica.

v ∝ [A] ⇒ 2×

▸ 2×

Los exponentes de la ley de velocidad son los órdenes. Orden 1 en [A] → duplicar [A] duplica la velocidad.

Ejemplo 2

Duplicar [A] hace que la velocidad sea 4×. ¿Cuál es el orden de reacción respecto de A?

De velocidad ∝ [A]^m, duplicar [A] multiplica la velocidad por 2^m.

2^m = 4

Despeja m.

2^m = 4 = 2² ⇒ m = 2

▸ Segundo orden (m = 2)

El orden de reacción se determina experimentalmente, no por los coeficientes. Factor de velocidad = 2^m.

Resumen

Fórmulas clave

v = k[A]^m[B]ⁿ

k depende de la temperatura y de E_a

tipo examen (variante)

¿Qué afirmación sobre un catalizador es INCORRECTA?

①Reduce la energía de activación para acelerar la reacción

②Acelera tanto la reacción directa como la inversa

③No se consume durante la reacción

④Cambia la constante de equilibrio K y la posición de equilibrio

⑤Proporciona una nueva ruta de reacción

▸ ④ Cambia la constante de equilibrio K y la posición de equilibrio

Un catalizador reduce por igual la energía de activación directa e inversa, solo alcanza el equilibrio más rápido.

K y la posición de equilibrio no cambian, así que ④ es incorrecta.

🎯 Puntos clave

①v = k[A]^m[B]^n — m, n se obtienen del experimento

②T↑ 10 °C → factor ≈ 2-4 (Arrhenius)

③Catalizador: baja E_a y aumenta v (no afecta a la posición del equilibrio)

④[X]↑ → más colisiones → mayor v

⑤Reacción de orden 1: t½ independiente de la concentración (como en la desintegración radiactiva)

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Desplazamiento del equilibrio

Electroquímica

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