Pruebas de evaluación continua de Cinética Química – Tema 1

¿Cuál de las siguientes conclusiones puede obtenerse de la ecuación de Arrhenius?

(A). La representación de ln k frente a 1/T da una recta cuya pendiente permite obtener la energía de activación.
(B). Cuanto mayor sea la pendiente de la recta de ln k frente a 1/T, mayor será el orden de la reacción.
(C). Si una reacción tiene energía de activación nula, la velocidad de la reacción es dependiente de la temperatura.
(D). La energía de activación es directamente proporcional a la frecuencia de las colisiones.

Solución: A. La expresión de Arrhenius es: k = A exp(–E_a / (RT)).

Tomando logaritmos en ella: ln k = ln A – E_a / (RT).

De la expresión resulta claro que la representación de ln k frente a 1/T debería dar una línea recta. Su pendiente informa de la energía de activación; su ordenada en el origen es ln A, siendo A el llamado factor preexponencial, relacionado con la frecuencia de las colisiones. A mayor pendiente (negativa), mayor energía de activación. Por lo tanto, a mayor energía de activación, mayor dependencia de k con T. Si la pendiente es 0, eso significa que la energía de activación es nula y k no depende de T.

Sean dos reacciones de primer orden A → B y A’ → B’, la primera con velocidad v₁ y coeficiente cinético k₁ y la segunda con velocidad v₂ y coeficiente k₂, cumpliéndose que k₁ > k₂ para una misma T. Ambas se llevan a cabo a la misma temperatura. ¿La velocidad v₁ tiene que ser necesariamente superior a v₂?

(A). Depende de la naturaleza de los productos, aunque no de la de los reactivos.
(B). Sí, porque no depende de las concentraciones.
(C). Depende de la naturaleza de los reactivos, aunque no de la de los productos.
(D). No.

Solución: D. Las velocidades vienen dadas por:

v₁ = k₁ [A]
v₂ = k₂ [A’]

Por lo tanto, como v depende no solo del coeficiente cinético sino también de la concentración, una concentración lo suficientemente alta de A’ puede hacer que su reacción sea más veloz que la de A.

La naturaleza de reactivos y productos no es un factor a tener en cuenta aquí porque ya van implícitamente incluidas en los valores de las k. Las k dependen de los reactivos y los productos, es decir, de la reacción concreta que se esté dando. Pero esa no es una circunstancia que haya que considerar en esta pregunta; lo que hay que considerar es que, independientemente de la naturaleza de reactivos y productos, el hecho es que k₁ > k₂. 

¿Cuál es la fórmula para calcular el tiempo de semivida de una reacción de tercer orden?

(A).

(B).

(C).

(D).

Solución: D. La expresión general para calcular el tiempo de semivida de una reacción de orden n es:

que para n = 3 se convierte en:

¿Qué unidades tiene el factor preexponencial de Arrhenius en una reacción de orden 0?

(A). Es adimensional.
(B). s^–1 (pues es un factor de frecuencia)
(C). kJ mol^–1
(D). mol L^–1 s^–1

Solución: D. La ecuación de Arrhenius es k = A exp (–E_a/(RT)). En ella, el exponente es adimensional (pues E_a se mide en J mol^–1 y R en J mol^–1 K^–1), por lo que las unidades de k y A son las mismas. En una reacción de orden 0 se cumple: [A] = [A]₀ – kt, por lo que k se mide en mol L^–1 s^–1.