Cinética química y equilibrio químico
El bloque de cinética y equilibrio evalúa la relación entre velocidad y concentración, la ecuación de Arrhenius, el papel de los catalizadores y el análisis de equilibrios con Kc, Kp y el principio de Le Chatelier. Es frecuente pedir una tabla ICE y comparar Q con K.
Cinética
- La ecuación de velocidad v = k[A]^m[B]^n tiene órdenes que se determinan experimentalmente, no a partir de los coeficientes.
- El orden total es m + n; las unidades de k dependen del orden global.
- Arrhenius: k = A e^(−Ea/RT); al aumentar T o disminuir Ea, aumenta k.
- Un catalizador reduce Ea y acelera la reacción; no modifica ΔH ni la posición del equilibrio.
Equilibrio
- Para aA + bB ⇌ cC + dD, Kc = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b); los sólidos y líquidos puros no se incluyen.
- Kp = Kc(RT)^Δn, con Δn = moles de gas productos − reactivos.
- Q se calcula con concentraciones o presiones instantáneas: si Q < K, avanza hacia productos; si Q > K, hacia reactivos.
- Le Chatelier: cambios de concentración, presión o temperatura desplazan el equilibrio; el catalizador no.
Ejemplo resuelto
Para H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g), Kc = 54,3 a 700 K. Si en un recipiente de 1,0 L se introducen 0,500 mol de H₂ y 0,500 mol de I₂, calcula [HI] en equilibrio. Sea x la disminución de H₂: [H₂] = [I₂] = 0,500 − x; [HI] = 2x. Entonces 54,3 = (2x)²/(0,500 − x)². Raíz cuadrada positiva: 7,37 = 2x/(0,500 − x). Resolviendo, 3,685 − 7,37x = 2x → x = 0,393 M. Por tanto [HI] = 0,786 M y [H₂] = [I₂] = 0,107 M.
Errores que cuestan puntos
- Usar los coeficientes como órdenes de reacción.
- Olvidar elevar las concentraciones a su coeficiente.
- Incluir sólidos en Kc o Kp.
- Aplicar Le Chatelier a un catalizador.
- No comprobar que x es menor que la concentración inicial.