Examen 1Ev2009P3-M2008C3
Un componente A se descompone según la reacción 2A → B + C que es exotérmica, espontánea a temperatura ambiente y con una alta energía de activación y cuya velocidad se multiplica por 4 cuando se duplica la concentración del reactivo A.
a) Representa, en un diagrama entálpico, energía de activación y entalpía de reacción
b) Determina si se trata de una reacción elemental, el orden de reacción y las unidades de la constante de velocidad.
c) Justifica qué proceso es más rápido, el directo o el inverso
d) Determina 3 modos distintos de aumentar la velocidad de reacción
Solución:
a)
Se define entalpía de reacción como la diferencia de entalpía entre los productos y los reactivos. Como en este caso se trata de una reacción exotérmica, los reactivos tienen más energía que los productos, de modo que la entalpía de reacción será negativa.
Energía de activación es la energía que tienen que adquirir los reactivos para transformarse en los productos. En este caso es alta, por eso el pico es alto.
b) Para saber si se trata de una reacción elemental hemos de calcular el orden de reacción y ver si coincide con el ceficiente estequiométrico. Para ello, utilizamos los datos experimentales que nos da el enunciado:
V1=k.[A]α
V2=4V1=k.(2[A])α
Partimos la una por la otra:
1/4 =(1/2)α; α=2 → coincide con el coeficiente estequiométrico →reacción elemental
Y por lo tanto, el orden de reacción = 2
Las unidades de la constante de velocidad dependen de la ecuación de velocidad.
v=k.[A]2; (mol/L.s)=[k].(mol/L)2; [k]=L/mol.s
c) Como se muestra en la imagen del apartado a) Ea(directa)<Ea(inversa), es decir, la energía que tienen que adquirir los reactivos para transformarse en los productos es menor que la que tienen que adquirir los productos para transformarse en los reactivos. Puesto que la velocidad de reacción depende de la energía de activación, es decir, del mecanismo de reacción, la reacción inversa será más lenta que la reacción directa.
d) Puesto que la velocidad de reacción depende de temperatura, concentración de los reactivos y presencia de catalizadores, estos serán los modos de aumentar la velocidad de reacción.
La constante de velocidad tiene las siguientes dependencias: k=A.e(-Ea/R.T)
1.- aumento de T.- un aumento de temperatura hace que aumente k y por lo tanto, que aumente v.
2.- disminución de volumen.- si disminuimos el volumen, aumenta la concentración de los reactivos, y por lo tanto, la v.
3.- catalizador positivo.- Un catalizador modifica el mecanismo de reacción, haciendo que disminuya la Ea y por lo tanto que aumente k, aumentando también v.
Tags: energía de activación, entalpía, velocidad de reacción