Exámenes de Cinética | 2025 | Soluciones de la pregunta 3

Junio 1s

(TEMA 3) Las técnicas de perturbación-relajación son muy adecuadas para reacciones…

(A). de molecularidad superior a 3.
(B). catalizadas por metales de transición únicamente.
(C). extraordinariamente rápidas.
(D). que nunca alcanzan un equilibrio.

Solución: C. Estas técnicas se aplican a reacciones extraordinariamente rápidas, como H₃O⁺ + OH^–  →  2 H₂O.  En realidad, como se sabe, esa reacción es un equilibrio químico. Pero, al ser tan rápida, cuando se quiere observarla ya se ha alcanzado dicho equilibrio (dinámico) y las concentraciones se mantienen estables.

Por eso, para estudiar cinéticamente estas reacciones, lo que se hace es perturbar el equilibrio mediante un cambio abrupto de una variable física (por ejemplo, un aumento brusco de la temperatura). El sistema se adaptará a las nuevas condiciones evolucionando hacia un nuevo estado de equilibrio, proceso que se denomina relajación. Durante el proceso de relajación se puede seguir la cinética de la reacción.

En cuanto a las otras respuestas, no tienen sentido. No se conocen reacciones de molecularidad superior a 3 (incluso es dudoso que algunas a las que se les asigna molecularidad 3 realmente la tengan) y estas técnicas no tienen una vinculación específica con ningún proceso catalítico.

Junio 2s

(TEMA 3) Se está estudiando una reacción A ⟶ P midiendo el cambio de cierta propiedad física X cuyo valor x es siempre directamente proporcional al cuadrado de la concentración de A. Si la reacción es de orden 1 y llamamos x₀ al valor inicial de la propiedad y k a la constante de velocidad, ¿cómo variará el valor x de la propiedad con el tiempo?

(A). x = x₀ exp(–kt)
(B). x = x₀ – exp(–kt)
(C). ln x = ln x₀ – 2kt 
(D). La variación de x no coincide con ninguna de las propuestas.

Solución: C. Sabemos que x = κ [A]², siendo κ (kappa) una constante de proporcionalidad. En el momento inicial de la reacción: x₀ = κ [A]₀²_.

Por otro lado, en las reacciones de primer orden se ha de cumplir [A] = [A]₀ exp (–kt). Elevando al cuadrado: [A]² = [A]₀² exp (–2kt). Combinando esta expresión con las dos primeras es inmediato deducir: x = x₀ exp (–2kt), de donde ln x = ln x₀ – 2kt.

Septiembre  

(TEMA 3) Un método cinético experimental que se puede aplicar a ciertas reacciones es la dilatometría, que estudia el cambio de volumen con el tiempo debido a cambios de concentraciones de reactivos o productos (o ambos). Los siguientes datos corresponden a un seguimiento de la hidrólisis ácida del óxido de etileno para producir 1,2-etanodiol. Si se parte de una concentración 0,100 mol dm^–3 de óxido de etileno, en un capilar se van leyendo las siguientes alturas con el tiempo:

A propósito de este estudio cinético, solo una de las siguientes afirmaciones es verdadera:

(A). No es una dilatometría porque el volumen disminuye con el tiempo.
(B). La reacción se puede seguir por dilatometría porque se trata de una despolimerización.
(C). La reacción es (CH₂)₂(OH)₂ → HOCH₂–CH₂OH.
(D). La temperatura se ha de mantener muy constante a lo largo de la reacción.

Solución: D. La dilatometría suele ser una buena técnica para estudiar las polimerizaciones y las despolimerizaciones, pero esta reacción de hidrólisis, que se puede escribir así: (CH₂)₂O + H₂O → HOCH₂–CH₂OH, obviamente no es una despolimerización.

Los estudios de dilatometría se pueden hacer tanto si aumenta como si disminuye el volumen; lo importante es que cambie. En este caso disminuye, como puede comprobarse por los valores menguantes de la altura del capilar. Mantener constante la temperatura es fundamental en los estudios de dilatometría, ya que, si T no fuera constante, podrían producirse dilataciones o contracciones debidas a la temperatura, no a la reacción (además, no podría determinarse el coeficiente de velocidad a una temperatura concreta).