Exámenes de Cinética | 2019 | Soluciones de la pregunta 3

Junio 1s

(TEMA 3) Para seguir la cinética de la hidrólisis de una determinada sustancia R ópticamente activa según la reacción
R+H₂O → P+Q
se puede aplicar la polarimetría. Si llamamos c_o a la concentración inicial de la sustancia; c a su concentración cuando ha pasado un tiempo t; y α₀, α y α_∞ a los ángulos de rotación inicial, para un tiempo t y final, respectivamente, la relación que liga a estas variables es:

(A). c₀ / c = (α₀ – α) / α 
(B). (c₀ – c) / c = (α₀ – α) / α_∞
(C). c₀ / c = (α₀ – α_∞) / (α – α_∞)
(D). c₀ = α₀ – α_∞  ;      c = α – α_∞

Solución: C. El ángulo de rotación de una sustancia ópticamente activa es proporcional a su concentración (cuanto más concentrada esté, más desvía el plano de la luz polarizada). Al principio de la reacción, el ángulo de rotación es α_o; cuando la reacción ha concluido, el ángulo es α_∞ (este valor no tendría por qué ser igual a cero porque, aunque la sustancia que se hidroliza desaparezca, aquellas a las que da lugar también podrían ser ópticamente activas). Por lo tanto, la diferencia entre α₀ y α_∞ nos da una medida de la concentración inicial de la sustancia, c₀. Por el mismo razonamiento, la diferencia entre a (ángulo de rotación para un tiempo t) y α_∞ es una medida de la concentración, c, de la sustancia que aún queda sin reaccionar a un tiempo t. Por lo tanto, el cociente c₀/c será proporcional al cociente (α₀ – α_∞)/(α – α_∞).

Junio 2s

(TEMA 3) Solo una de las siguientes afirmaciones sobre la técnica de flujo continuo para el estudio de cinéticas es correcta:

(A). La concentración de los reactivos a distintos tiempos se puede conocer haciendo medidas a diferentes distancias de la cámara de mezclado manteniendo la velocidad de flujo constante.
(B). Tiene la ventaja de que se pueden estudiar reacciones cuyo periodo de vida media es del orden del microsegundo.
(C). En cada experimento se consume muy poca cantidad de reactivos porque estos van recirculando.
(D). No es imprescindible mantener un régimen estacionario en el tubo de observación.

Solución: A. Para aplicar la técnica debe alcanzarse un régimen estacionario de modo que el grado de avance de la reacción sea (para una determinada velocidad de flujo) siempre el mismo en un punto determinado del tubo de observación. Lógicamente, a medida que el punto de observación se aleja de la cámara de muestras el grado de avance será mayor. Para ello hay que mantener la velocidad de flujo constante. Por otra parte, los reactivos no recirculan; eso no tendría ningún sentido. Por el contrario, se pierden, y ese consumo excesivo de reactivos es uno de los inconvenientes de la técnica. Finalmente, no se pueden estudiar reacciones excesivamente rápidas porque se consume un cierto tiempo en realizar la mezcla. De hecho, el periodo de vida media de la reacción debería ser superior a unos 10^-3 s.

Septiembre  

(TEMA 3) En el contexto de las técnicas experimentales para el estudio de la cinética de las reacciones químicas, ¿qué representa la siguiente figura?

(A). Esquema para estudiar la cinética de la reacción por potenciometría.
(B). Esquema para hacer estudios por el método de relajación basado en la aplicación de campos eléctricos instantáneos de elevada intensidad.
(C). Es un sistema de fotolisis de destello.
(D). Es un sistema de flujo continuo.

Solución: D. Se trata de un dispositivo de flujo continuo. Como puede verse en la parte superior derecha, los reactivos se van inyectando en una cámara de mezcla donde empiezan a reaccionar. La reacción se sigue espectrofotométricamente (obsérvese la lámpara, que es la fuente del espectrómetro utilizado). La señal la recibe un detector compuesto por fotomultiplicador y amplificador.