Cinética química

a) Orden total y carácter elemental.

La ecuación de velocidad tiene la forma $v = k\,[\text{A}]^n$. Igualando unidades:$$\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1} = \left(\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}\right)\cdot\left(\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\right)^n \;\Longrightarrow\; n = 2$$La reacción es de orden total 2.

No es una reacción elemental. En una reacción elemental los órdenes coinciden con los coeficientes estequiométricos (con la molecularidad). Aquí el coeficiente de A es 1, así que si fuera elemental sería de orden 1; como es de orden 2, la reacción debe transcurrir mediante un mecanismo de varias etapas.

b) Ecuación cinética y velocidad.$$v = k\,[\text{A}]^2$$$$v = 5\ \text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{s}^{-1} \cdot (0{,}1\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1})^2 = 0{,}05\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$$

c) ¿Exotérmica o endotérmica?

En el perfil energético, la energía de activación directa va de los reactivos al complejo activado, y la inversa, de los productos al complejo activado. La diferencia es la entalpía de reacción:$$\Delta H = E_a^\text{d} - E_a^\text{i} = 130 - 450 = -320\ \text{kJ}$$Como $\Delta H < 0$, la reacción directa es exotérmica: los productos quedan $320\ \text{kJ}$ por debajo de los reactivos (el complejo activado está más cerca de los reactivos que de los productos).

d) Efecto de un aumento de temperatura.

La ecuación de Arrhenius es$$k = A\,e^{-E_a/RT}$$Al aumentar $T$, el cociente $E_a/RT$ disminuye, el exponente $-E_a/RT$ se hace menos negativo y la exponencial crece: la constante cinética aumenta (y mucho, porque la dependencia es exponencial). Físicamente, a mayor temperatura una fracción mayor de las moléculas tiene energía suficiente para superar la barrera de activación.

Como $v = k\,[\text{A}]^2$ y las concentraciones no cambian, la velocidad de reacción también aumenta, en la misma proporción que $k$.