¿Qué relación hay entre la concentración de los reactivos y la rapidez de una reacción?

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2. ¿Cómo se puede determinar experimentalmente la ley de rapidez?

2.1. Resolución de ejercicios: Ejemplo 1

Ejemplo 1:

Se obtuvieron los siguientes datos en el laboratorio para la reacción entre el diflúor gaseoso y el dióxido de cloro gaseoso:

F2 (g) +  2 ClO2 (g)  → 2 FClO2 (g)

Experimento

 [F2] (mol/L)

[ClO2] (mol/L)

rinicial (mol/L.s)

1

 0,10

0,010

1,2.10-3

2

 0,10

0,040

4,8.10-3

3

 0,20

0,010

2,4.10-3


Paso 1

1. Comenzamos escribiendo la ley de la rapidez de forma general: r = k [F2]x. [ClO2]y

paso 2

2. Selecciono los dos experimentos en donde la concentración del reactivo A, en ese caso el diflúor no cambia, en este caso el experimento 1 y el 2.

paso 3

3. Sustituyo los valores para cada caso:

  • r1 = k [0,10 mol/L]x. [0,010 mol/L]y = 1,2 . 10-3 mol/L.s
  • r2 = k [0,10 mol/L]x. [0,040 mol/L]y = 4,8 . 10-3 mol/L.s

paso 4

4. Divido ambas expresiones, colocando como numerador la expresión en la que el reactivo B, en este caso el dióxido de cloro, tiene una mayor concentración.


paso 5

5. Simplifico aquellos términos iguales aplicando una cancelación:


Divido los valores numéricos de la rapidez 2 sobre la 1.


Divido entre sí los valores de la concentración del reactivo B aplicando la división de dos potencias de igual exponente:  

Como tengo dos potencias iguales de igual base (4), sus exponentes deben ser iguales: 

paso 6

6. Despejo el valor del orden parcial o potencia y, obtengo que: 

paso 7

7. Repito los pasos anteriores seleccionando un experimento en donde la concentración del reactivo B se mantenga constante.

Selecciono los experimentos 1 y 3 en donde la concentración del reactivo B no cambia, en este caso el dióxido de cloro. 

Sustituyo lo valores para cada experimento: 

  • r1 = k [0,10 mol/L]x. [0,010 mol/L]y = 1,2 . 10-3 mol/L.s
  • r3 = k [0,20 mol/L]x. [0,010 mol/L]y = 2,4 . 10-3 mol/L.s
Divido ambas expresiones, colocando como numerador la expresión en la que el reactivo A, en este caso el diflúor, tiene una mayor concentración.


Simplifico los términos iguales.


Divido los valores numéricos de la rapidez 3 sobre la 1.


Divido entre sí los valores de la concentración del reactivo A.


paso 8

8. Despejo el valor del orden parcial o potencia x, obtengo que: 

Paso 9

9. Selecciono uno de los experimentos, sustituyo los datos y despejo k (constante específica).

1,2 .10-3 mol/L.s = k. 0,10 mol/L. 0,010 mol/L

Simplificando las unidades:


Finalmente: 


paso 10

10. Escribo la ley de rapidez: r = 1,2 L/mol.s [F2]1. [ClO2]1  o   r = 1,2 L/mol.s [F2]. [ClO2]


Orden global = 1+1 = 2