| Ciencias de Joseleg | Química | Química del equillibrio | Cinética química | (Ejercicios) (Introducción) (Generalidades) (Factores que afectan la velocidad de reacción) (Historia) (Velocidad de reacción) (Velocidades de aparición y desaparición) (Relación entre velocidades de aparición, desaparición y reacción) (Ley de velocidad de reacción) (Reacciones de primer orden) (Reacciones de segundo orden) (Reacciones de cero orden) (Vida media) (Energía de activación) (Mecanismo de reacción) (Catalizadores) (Referencias)
Una
reacción de segundo orden es aquella en la que la velocidad depende de una
concentración de reactivo elevada a la segunda potencia o de las
concentraciones de dos reactivos cada una elevada a la primera potencia. Para
simplificar, consideremos las reacciones de los productos tipo “A → productos” o “A + B → productos” que son de segundo
orden en un solo reactivo, A:
🟦 DEMOSTRACIÓN. Deducir la función que permite calcular la concentración de una sustancia cualquiera para cualquier momento de tiempo t partiendo de la expresión de cambio instantáneo para una reacción de segundo orden
Distinguiendo órdenes de
reacción
La
ecuación ((10.1), como la ecuación (9.3), tiene
cuatro términos y cualquiera de estas puede calcularse conociendo las otras
tres. La ecuación ((10.1) también tiene la forma de una
línea recta y = mx + b. Si la reacción es de segundo orden, una gráfica
de 1/cA versus t produce una línea recta con pendiente
k (positiva) e intersección en 1/cA,0. Una forma de
distinguir entre las leyes de tasa de primer y segundo orden es hacer sus
respectivas gráficas y la que arroje una forma recta será el modelo al que
pertenece realmente la ecuación química.
Sin embargo,
a veces es más fácil decirlo que hacerlo, debido a los errores experimentales
intrínsecos de la realidad del laboratorio, puede que tengamos una serie de
datos en la cual resulta un poco difícil distinguir si es una línea recta o una
curva. En tales casos emplearemos la función de Excel denominada valor
Rcuadrado.
Un modelo
lineal y en general cualquier modelo de regresión se ajusta más a los datos
medidos si su valor de R cuadrado es 1 o cercano a 1, y entre más diferente es
el Rcuadrado de 1, significa que los datos se diferencian de manera cada vez
más significativa del modelo empleado.
Por ende,
en la práctica lo que vamos a hacer es generar los valores de Rcuadrado de los
modelos que deseamos comparar, ya sean exponenciales o lineales, Excel hace
ambas regresiones automáticamente, aunque lo más congruente es linealizar para
comparar siempre modelos lineales. Aquella regresión (mediante agregar línea de
tendencia) que tiene un R cuadrado más cercano a 1, será aquella que tiene sus
datos de manera más congruente con el modelo matemático que estamos empleando.
Vida media
Al igual
que con las reacciones de primer orden un parámetro importante es el tiempo
requerido para consumir cierto porcentaje de un reactivo clave.
🟦 DEMOSTRACIÓN. Demostrar
la fórmula para calcular el tiempo necesario para consumir cierto porcentaje de
reactivo clave en una reacción de cinética de segundo orden.
✔️ Ejemplo. Hallar el tiempo requerido para consumir el 50% del reactivo clave para
cualquier valor de k en una reacción de segundo orden.
Química de Chang10
✔️ Ejemplo 13.7a. Los átomos de yodo se combinan para
formar yodo molecular en la fase gaseosa I(g) + I(g) → I2(g) Esta
reacción sigue una cinética de segundo orden y tiene una constante de velocidad
alta 7.0 x 109 / M s a 23°C. (a) Si la concentración inicial de I
era 0.086 M, calcule la concentración después de 2.0 min.
✔️ Ejemplo 13.7b. Los átomos de yodo se combinan para
formar yodo molecular en la fase gaseosa I(g) + I(g) → I2(g) Esta
reacción sigue una cinética de segundo orden y tiene una constante de velocidad
alta 7.0 x 109 / M s a 23°C. (b) Calcule la vida media de la
reacción si la concentración inicial de I es 0.60 M y si es 0.42 M
✔️ Práctica
13.7a. La
reacción 2A → B es de segundo orden con una constante de velocidad de 51/M-min
a 24°C. (a) Comenzando con [A]0 = 0.0092 M, ¿cuánto tardará [A]t
= 3.7 x 10-3 M?
✔️ Práctica 13.7a. La reacción 2A → B es de segundo orden con una constante de velocidad de
51/M-min a 24°C. (b) Calcule la vida media de la reacción si la concentración
inicial es de A es 0.0092 M.
Química la ciencia central 13
✔️ Muestra 14.8. Se obtuvieron los siguientes datos
para la descomposición en fase gaseosa del dióxido de nitrógeno a 300 °C,
NO2(g) → NO(g) + ½ O2(g). ¿La reacción es de primer o segundo orden en NO2?
✔️ Práctica 14.8.2. La descomposición de NO2 discutida en el ejercicio de muestra es de segundo orden en NO2 con k = 0.543 M-1 s-1. Si la concentración inicial de NO2 en un recipiente cerrado es de 0.0500 M, ¿cuál es la concentración de este reactivo después de 0.500 h?
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