Cinética química y equilibrio químico
Este bloque combina dos ideas que el alumnado suele mezclar: la velocidad con que se alcanza el equilibrio y la posición final de ese equilibrio. En Extremadura aparecen problemas con tabla ICE para calcular concentraciones de equilibrio o Kc y Kp, y cuestiones de Le Châtelier.
Cinética
La velocidad media se define como v = −(1/a)·Δ[A]/Δt para un reactivo. La ecuación de velocidad v = k[A]^m[B]^n se obtiene experimentalmente y los órdenes m y n no coinciden necesariamente con los coeficientes estequiométricos; solo coinciden si la etapa elemental correspondiente es la determinante. La ecuación de Arrhenius, k = A·e^(−Ea/RT), muestra que al subir la temperatura aumenta k. Un catalizador disminuye la energía de activación y acelera la reacción, pero no modifica ΔH, ni K, ni la posición del equilibrio.
Equilibrio
En Kc solo entran especies disueltas o gaseosas; los sólidos y los líquidos puros se omiten porque su concentración es constante. La relación entre constantes es Kp = Kc·(RT)^Δn, con Δn el número de moles gaseosos de productos menos el de reactivos. K depende exclusivamente de la temperatura. El cociente de reacción Q, calculado con las concentraciones instantáneas, indica hacia dónde evoluciona el sistema: si Q < K, avanza hacia los productos.
Le Châtelier
Aumentar la concentración de un reactivo desplaza hacia productos; comprimir (reducir volumen) desplaza hacia el lado con menos moles de gas; calentar desplaza en el sentido endotérmico y modifica el valor de K; un gas inerte a volumen constante no altera nada.
Ejemplo resuelto
En un recipiente de 1 L se introducen 1 mol de H₂ y 1 mol de I₂. Para H₂ + I₂ ⇌ 2HI, Kc = 64. Sea x lo que reacciona: [H₂] = [I₂] = 1 − x, [HI] = 2x. Entonces 4x²/(1 − x)² = 64, y tomando la raíz positiva 2x/(1 − x) = 8, de donde x = 0,8. Resultado: [HI] = 1,6 M y [H₂] = [I₂] = 0,2 M.
Errores que cuestan puntos
Incluir sólidos en la expresión de K; contar mal Δn en Kp; creer que un catalizador desplaza el equilibrio; suponer que comprimir afecta a equilibrios sin gases; confundir el valor de k con el de K; olvidar la raíz cuadrada al resolver Kc con exponente 2.