¿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?

2.3. Ejemplo 3

Ejemplo 3:

Determina la ley de rapidez y el valor de k con los siguientes datos:

A +  2 B  →  AB2

Experimento

[A] (mol/L)

[B] (mol/L)

rinicial (mol/L.s)

1

0,010

0,010

1,5.10-4

2

0,010

0,020

1,5.10-4

3

0,020

0,030

6,0.10-4

 


 

 

 


Paso 1

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

paso 2

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

paso 3

3. Sustituyo los valores para cada caso:

  • r1 = k [0,010 mol/L]x. [0,010 mol/L]y = 1,5.10-4 mol/L.s
  • r2 = k [0,010 mol/L]x. [0,020 mol/L]y = 1,5.10-4 mol/L.s

paso 4

4. Divido ambas expresiones, colocando como numerador la expresión en la que el reactivo B, en este caso el monóxido de nitrógeno, 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.


paso 6

6. Despejo el valor del orden parcial o potencia y aplicando la propiedad de las potencias (cualquier número distinto de cero elevado a la cero da uno) 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 2 y 3 en donde la concentración del reactivo B no cambia.

Sustituyo lo valores para cada experimento: 

    • r2 = k [0,010 mol/L]x. [0,020 mol/L]y = 1,5.10-4 mol/L.s
    • r3 = k [0,020 mol/L]x. [0,030 mol/L]y = 6,0.10-4 mol/L.s
    Divido ambas expresiones, colocando como numerador la expresión en la que el reactivo A tiene una mayor concentración.


    Simplifico los términos iguales tomando en cuenta también que el valor de y es cero, por lo que las concentraciones de B elevadas al exponente cero dan como resultado uno (a0 = 1, siendo a distinto de cero).


    Divido los valores numéricos de la rapidez 3 sobre la 2.


    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 la k (constante específica).


    Despejo k:


    Simplificando las unidades:


    Finalmente: 


    paso 10

    10. Escribo la ley de rapidez: r = 1,5 L/mol.s [A]2. [B]0  o   r = 1,5 L/mol.s [A]2 


    Orden global = 2+0 = 2