Secundaria Cinética Química

[The Higgs Particle]

Para la reacción $2H_2 (g) + 2 NO(g) \to N_2 (g)+ 2 H_2O (g)$, en la cual la velocidad de reacción (a 700 ºC) se puede escribir como $V = 0,38 \cdot [A] \cdot [B]^2$, me piden lo siguiente:



Y no entiendo en qué hay que basarse para elegir uno u otro mecanismo. Lo único que se me ocurre es que como en la ecuación el orden de reacción del $NO$ es 2, todas las reacciones en las que intervenga han de ser rápidas, y esto sólo ocurre en el mecanismo 2...

[arivasm]

Re: Cinética Química

La velocidad de reacción está siempre determinada por la etapa más lenta. Por tanto, la que corresponde al mecanismo I necesariamente sería de la forma $v=k{\rm [H_2][NO]}$. En el caso del mecanismo II sería de la forma $v=k{\rm [H_2][N_2O_2]}$, donde la concentración del N2O2 la relacionas con la de NO a través del primer equilibrio. No te debería costar ver cuál de los dos es el consistente con la ecuación de velocidad del enunciado.

[The Higgs Particle]

Re: Cinética Química

No entiendo eso de que tengo que relacionar la concentración del N2O2 con la del NO. ¿Te refieres a que en el mecanismo II la relación $H_2$ - $NO$ quedaría 1-2; y en el mecanismo 1, 1-1 (como en la ecuación principal)? Pero, igualmente, si en la ecuación general de la velocidad no afecta el coeficiente estequiométrico...

[arivasm]

Re: Cinética Química

No sé si entiendo bien tu pregunta.

Está claro que el mecanismo válido es el II. En la cinética del cuello de botella tienes que $v=k{\rm [H_2][N_2O_2]}$. Pero el N2O2 no es un reactivo, sino una substancia intermedia. Por ello hay que relacionar su concentración con las de los reactivos. En este caso basta con el primer equilibrio, cuya constante será $\dst K=\frac{[\rm N_2O_2]}{[\rm NO]^2}$. Al trasladar esto a la expresión anterior tenemos que $v=kK{\rm [H_2][NO]^2}$, que es consistente con lo que dice el enunciado de que $v=0,38 [A][B]^2$, lo que nos permite ver que A es el H2, B el NO y que la constante de velocidad de la reacción (0,38) es el producto de la constante del primer equilibrio y la constante de velocidad del cuello de botella.

En cambio, si el mecanismo fuese el I como el cuello de botella es la primera reacción debería ser $v=k{\rm [H_2][NO]}$

[The Higgs Particle]

Re: Cinética Química

¿Lo que estás llamado aquí $K$ ($K = \frac{[N_2O_2]}{[NO]^2}$) es lo que en equilibrio químico se llama $K_c$?

¿$K_c$ y $K_p$ son en realidad constantes que nos dan información sobre la velocidad de la reacción?

[arivasm]

Re: Cinética Química

Sí es la constante de equilibrio en concentraciones.

No nos dan información sobre la velocidad de reacción, aunque, como en este caso, sí pueden participar en sus características si se trata de pasos previos al cuello de botella.

[The Higgs Particle]

Re: Cinética Química

Debería haber empezado por aquí: ¿qué es el cuello de botella?

[arivasm]

Re: Cinética Química

Es la etapa más lenta de un mecanismo de reacción, y que determina la velocidad de la misma.

[The Higgs Particle]

Re: Cinética Química

Hoy nos han explicado cómo funciona los mecanismos de una reacción (tiene guasa que primero nos manden los ejercicios y luego nos expliquen la teoría ). Pongo el desarrollo completo más que nada para aclararme.

Como tú me has explicado, la velocidad lenta es la que determina la velocidad de la reacción:

$v_2 = K_2 \cdot [N_2O_2] [H_2]$ (1)

Y el $N_2O_2$ es un producto intermediario de la reacción principal, por lo que tenemos que sustituirlo, como tú has hecho, basándonos en que, en el equilibrio, se cumple $v_{directa} = v_{inversa} \to K_1 \cdot [NO]^2 = K_1' \cdot [N_2O_2]$. Por lo tanto:

$[N_2O_2] = \frac{K_1 \cdot [NO]^2 }{K_1'}$ (2).

Sustituimos (2) en (1) y obtenemos: $V_2 = \frac{K_2 \cdot K_1}{K_1'} \cdot [NO]^2[H_2]$

Si llamamos $K =\frac{K_2 \cdot K_1}{K_1'}$, obtenemos finalmente

$\boxed{V_2 = K \cdot [NO]^2[H_2]}$

[arivasm]

Re: Cinética Química

Sólo aportar que tu expresión (2) es la Kc que, como ves, es el cociente entre las constantes de velocidad de los procesos directo e inverso. En definitiva, tu expresión (2) es la misma que te puse con anterioridad cuando escribí que la velocidad de la reacción era $v=kK{\rm [H_2][NO]^2}$, siendo K la constante del primer equilibrio y k la de la etapa lenta.