Cinética y equilibrio: leyes de velocidad, Kc y Kp, Le Chatelier y cálculos ICE
Este bloque de la PAU combina la descripción de la velocidad de reacción (ley de velocidad, orden, factores que la modifican) con el equilibrio químico: constantes Kc y Kp, cociente de reacción Q, principio de Le Chatelier y cálculos con tablas ICE.
Cinética
- La ley de velocidad experimental es v = k[A]^m[B]^n; m y n son los órdenes parciales y no coinciden necesariamente con los coeficientes estequiométricos.
- La constante k depende de la temperatura (ecuación de Arrhenius) y de la presencia de catalizador, no de la concentración.
- Factores: concentración, temperatura, superficie de contacto y catalizador. El catalizador acelera la reacción directa e inversa por igual.
Equilibrio
- Kc = [productos]^coeficientes / [reactivos]^coeficientes. Los sólidos y líquidos puros no aparecen en la expresión.
- Kp = Kc(RT)^Δn, con Δn = moles gaseosos de productos − moles gaseosos de reactivos.
- Q se calcula como Kc pero con concentraciones instantáneas: si Q < K evoluciona hacia productos; si Q > K, hacia reactivos; si Q = K, hay equilibrio.
- Le Chatelier: la temperatura solo desplaza el equilibrio si ΔH ≠ 0; la presión o el volumen solo influyen si Δn ≠ 0.
Ejemplo resuelto
H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g) con Kc = 64 a cierta temperatura; inicialmente [H₂] = [I₂] = 1,0 M. Tabla ICE: [H₂] = [I₂] = 1 − x; [HI] = 2x. 64 = (2x)²/(1−x)² → 8 = 2x/(1−x) → 8 − 8x = 2x → x = 0,8. Resultado: [H₂] = [I₂] = 0,2 M y [HI] = 1,6 M. Comprobación: 1,6²/0,2² = 64.
Errores que cuestan puntos
- Incluir sólidos o líquidos puros en Kc o en Kp.
- Calcular Kp con Δn mal determinado o con T en grados Celsius.
- Decir que un catalizador aumenta K o el rendimiento.
- Aplicar Le Chatelier a un cambio de presión sin comprobar que Δn ≠ 0.
- Confundir velocidad de reacción con constante de velocidad y olvidar que K solo depende de T.