Cinética química

Este cuestionario de Química de 2º de Bachillerato desarrolla la cinética química, bloque que estudia la velocidad de las reacciones y sus factores determinantes, complementando el enfoque termodinámico de la termoquímica y el equilibrio químico en el temario de PAU (Selectividad).

Se parte de la ley de velocidad de una reacción elemental, v=k[A][B], resolviendo un problema de aplicación directa: al duplicar la concentración de A y triplicar la de B, la velocidad aumenta un factor de 2×3=6. Se define el orden global de reacción como la suma de los exponentes de las concentraciones en la ley de velocidad (por ejemplo, v=k[A]²[B] tiene orden global 3), distinguiéndolo del orden parcial respecto a cada reactivo individual, y se estudia el caso particular de una reacción de orden cero, donde la velocidad es completamente independiente de la concentración del reactivo.

La teoría de colisiones se presenta como el fundamento microscópico de la cinética: para que una colisión sea efectiva, las moléculas deben chocar con energía cinética suficiente (superando la energía de activación Ea) y con la orientación espacial adecuada —no todas las colisiones entre reactivos producen productos—. El complejo activado se describe como una estructura inestable y efímera situada en el máximo de energía del camino de reacción.

Se trabaja la ecuación de Arrhenius, k=A·e^(-Ea/RT), explicando por qué un aumento de temperatura incrementa la constante de velocidad: al aumentar T, el exponente negativo -Ea/RT se hace menos negativo, aumentando el valor de la exponencial. Se analiza también el papel de los catalizadores, que reducen la energía de activación proporcionando un mecanismo alternativo, acelerando la reacción sin alterar la constante de equilibrio ni la termodinámica del proceso —distinción clave entre cinética (velocidad) y termodinámica (equilibrio, espontaneidad)—.

Se resuelve un problema de determinación de las unidades de la constante de velocidad k según el orden de la reacción: para una reacción de primer orden, k tiene unidades de tiempo inverso (s⁻¹), mientras que en reacciones de segundo orden las unidades incluyen concentración inversa. Finalmente se relaciona el diagrama de energía de una reacción exotérmica con la posición relativa de reactivos y productos.

Las 12 preguntas combinan problemas numéricos (efecto de la concentración en la velocidad, unidades de la constante k) con preguntas conceptuales sobre teoría de colisiones, energía de activación y catalizadores. Las 12 flashcards recogen todas las fórmulas y definiciones del bloque para el repaso final.

• Aplicar la ley de velocidad de una reacción elemental para calcular cómo varía la velocidad al cambiar las concentraciones de los reactivos
• Determinar el orden global y parcial de una reacción a partir de su ecuación de velocidad experimental
• Explicar la teoría de colisiones y el papel de la energía de activación y la orientación molecular en una colisión efectiva
• Aplicar la ecuación de Arrhenius para explicar el efecto de la temperatura sobre la constante de velocidad
• Distinguir el efecto cinético de un catalizador (reduce la energía de activación) de su efecto nulo sobre la constante de equilibrio termodinámico

"En la reacción elemental A + B → C, si se duplica la concentración de A y se triplica la de B, la velocidad de reacción aumenta 6 veces, ya que v'=k(2[A])(3[B])=6k[A][B]=6v. Según la ecuación de Arrhenius k=A·e^(-Ea/RT), al aumentar la temperatura, el exponente -Ea/RT se hace menos negativo, aumentando k."