Cinética química

a) Ecuación de velocidad.

Con orden 2 respecto de A y orden 1 respecto de B:$$v = k\,[\text{A}]^2\,[\text{B}]$$El orden total es $2 + 1 = 3$.

b) Unidades.

La velocidad de reacción es la variación de una concentración por unidad de tiempo:$$v:\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$$Despejando $k$ y sustituyendo unidades:$$k = \frac{v}{[\text{A}]^2\,[\text{B}]} \;\Rightarrow\; \frac{\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}}{(\text{mol}\cdot\text{L}^{-1})^3} = \text{mol}^{-2}\cdot\text{L}^{2}\cdot\text{s}^{-1}$$$$k:\ \text{L}^2\cdot\text{mol}^{-2}\cdot\text{s}^{-1}$$c.1) Aumento de la temperatura a volumen constante.

Al ser el volumen constante, las concentraciones $[\text{A}]$ y $[\text{B}]$ no cambian (los moles y el volumen son los mismos): lo único que cambia es la constante de velocidad. Según la ecuación de Arrhenius,$$k = A\,e^{-E_a/(R\,T)}$$al aumentar $T$ el cociente $E_a/(RT)$ disminuye, la exponencial crece y $k$ aumenta; con las mismas concentraciones, la velocidad aumenta.

Desde la teoría de colisiones: a mayor temperatura las moléculas tienen más energía cinética, chocan con más frecuencia y, sobre todo, aumenta mucho la fracción de choques con energía igual o mayor que la energía de activación, que son los eficaces.

c.2) Presencia de un inhibidor.

Un catalizador cambia el mecanismo de la reacción por otro con distinta energía de activación, sin consumirse. Un inhibidor (catalizador negativo) proporciona un camino de mayor energía de activación (o bloquea el camino habitual, por ejemplo capturando especies intermedias). Con $E_a$ mayor, en la ecuación de Arrhenius el exponente $-E_a/(RT)$ es más negativo, $k$ disminuye y la velocidad de reacción disminuye: hay menos choques con energía suficiente.

El inhibidor no modifica $\Delta H$ de la reacción ni la posición del equilibrio; solo la rapidez.