Cinética química

a) Órdenes de reacción

Escribimos la ecuación general $v = k\,[\text{A}]^{\alpha}[\text{B}]^{\beta}$.

• La velocidad no depende de la concentración de B: $\beta = 0$ (orden cero respecto de B).
• Al triplicar $[\text{A}]$ la velocidad se triplica:

$$\frac{v_2}{v_1} = \frac{k\,(3[\text{A}])^{\alpha}}{k\,[\text{A}]^{\alpha}} = 3^{\alpha} = 3 \;\Rightarrow\; \alpha = 1$$Orden 1 respecto de A, y el orden total es $\alpha + \beta = 1 + 0 = 1$.

Fíjate en que los órdenes no coinciden con los coeficientes (1 y 2): la reacción no es elemental y su velocidad la marca una etapa en la que solo interviene A.

b) Ley de velocidad$$v = k\,[\text{A}]$$(La constante $k$ depende de la temperatura; en una reacción de orden 1 sus unidades son $\text{s}^{-1}$.)

c) ¿Cambia más deprisa la concentración de A o la de B?

La velocidad de reacción se define dividiendo la rapidez con que cambia cada especie entre su coeficiente:$$v = -\frac{d[\text{A}]}{dt} = -\frac{1}{2}\,\frac{d[\text{B}]}{dt} = \frac{d[\text{C}]}{dt}$$Luego$$-\frac{d[\text{B}]}{dt} = 2\left(-\frac{d[\text{A}]}{dt}\right)$$Por cada mol de A que reacciona se consumen dos de B. No: la concentración de B disminuye el doble de deprisa que la de A. (Que el orden respecto de B sea cero no cambia esto: el orden dice de qué depende la velocidad, y la estequiometría, cuánto se consume de cada reactivo.)

d) Efecto de disminuir el volumen a temperatura constante

Si se reduce el volumen del recipiente, los mismos moles de gas ocupan menos espacio y aumentan todas las concentraciones, también $[\text{A}]$. Como $T$ no cambia, $k$ tampoco, y $v = k\,[\text{A}]$:

la velocidad aumenta, en la misma proporción en que aumenta $[\text{A}]$. Por ejemplo, si el volumen se reduce a la mitad, $[\text{A}]$ se duplica y la velocidad se duplica. (Desde la teoría de colisiones: hay más moléculas de A por unidad de volumen y más choques eficaces por segundo.)

La simulación usa una constante ilustrativa ($k = 0{,}1\ \text{s}^{-1}$), porque el enunciado no la da: lo importante es comprobar que cambiar $[\text{B}]_0$ no altera la velocidad y que B se gasta al doble de ritmo que A.