En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con AP
Llévatelo
- Diapositivas de la lección (en inglés) (PDF)
- Hoja de práctica (próximamente)
Pregunta esencial
¿Cómo nos dicen las velocidades hacia dónde va una reacción?
En el Tema 7.1 vimos que una reacción reversible tiene una velocidad directa y una velocidad inversa. Esta lección compara esas dos velocidades para saber hacia dónde va la reacción.
El video de la lección llegará pronto. Mientras tanto, lee la lección de abajo.
Dos velocidades para comparar
- La velocidad directa es qué tan rápido los reactivos se convierten en productos.
- La velocidad inversa es qué tan rápido los productos se convierten de nuevo en reactivos.
- Para encontrar la dirección, pregunta siempre: ¿cuál velocidad es mayor?
La velocidad directa es mayor
- velocidaddirecta > velocidadinversa
- Es una reacción neta directa: [reactivos] baja y [productos] sube.
- Neta quiere decir total, después de tomar en cuenta los dos sentidos.
La velocidad inversa es mayor
- velocidadinversa > velocidaddirecta
- Es una reacción neta inversa: [productos] baja y [reactivos] sube.
Resumen de la comparación de velocidades
| Velocidades | Cambio neto | Resultado |
|---|---|---|
| directa > inversa | neto directo | más productos |
| inversa > directa | neto inverso | más reactivos |
| directa = inversa | sin cambio neto | equilibrio |
La última fila es la definición de equilibrio del Tema 7.1. Las dos reacciones siguen ocurriendo, pero en total no cambia nada.
Por qué cambian las velocidades
- La velocidad de reacción depende de la concentración. Más partículas significan más choques por segundo.
- Conforme se gastan los reactivos, la velocidad directa disminuye.
- Conforme se acumulan los productos, la velocidad inversa aumenta.
- Las velocidades se acercan una a la otra hasta que son iguales. Por eso una reacción reversible en un sistema cerrado siempre termina en equilibrio.
Vista de partículas: A ⇌ B
- De 0 a 2 minutos, A se convierte en B más rápido de lo que B se convierte de nuevo en A: neto directo.
- De 2 a 3 minutos, los conteos dejan de cambiar (4 A, 8 B). Las velocidades ya son iguales, así que el sistema llegó al equilibrio a los 2 minutos.
- Las partículas siguen cambiando, pero por cada A que se convierte en B, una B se convierte en A.
Inicio con productos
- Empiezas solo con B. Al principio la velocidad directa es cero, así que la reacción va neta inversa: B se convierte en A.
- Conforme se acumula A, la velocidad directa aumenta. Conforme se gasta B, la velocidad inversa baja.
- El equilibrio se puede alcanzar desde cualquier dirección. La dirección depende de cuál velocidad es mayor al inicio.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Dirección de la reacción
Para A ⇌ B, la velocidad directa es 3.0 × 10−3 M/s y la velocidad inversa es 1.2 × 10−3 M/s. ¿Hacia dónde va la reacción neta y qué pasa con [B]?
Mostrar la solución
- Anota las velocidades: directa = 3.0 × 10−3 M/s, inversa = 1.2 × 10−3 M/s. Tienen la misma potencia de diez, así que solo compara 3.0 y 1.2.
- Compara: 3.0 > 1.2, así que velocidaddirecta > velocidadinversa.
- Dirección: neta directa, A → B.
- Respuesta: [B] aumenta. Las velocidades no son iguales, así que el sistema todavía no está en equilibrio.
Ejemplo 2: Lectura de imágenes de partículas
Las cajas muestran A ⇌ B en tres momentos. El rojo es A y el azul es B. ¿Cuál velocidad fue mayor entre t1 y t2? ¿Cuándo está el sistema en equilibrio?
Mostrar la solución
- Cuenta: t1 = 3 A, 9 B. t2 = 6 A, 6 B. t3 = 6 A, 6 B.
- De t1 a t2: A sube y B baja, así que en total B se está convirtiendo en A.
- Identifica la dirección: B → A es la reacción inversa, así que velocidadinversa > velocidaddirecta. La mezcla empezó con casi puro producto, así que fue hacia atrás para llegar al equilibrio.
- Respuesta: La velocidad inversa fue mayor de t1 a t2. El sistema está en equilibrio en t2, porque los conteos dejan de cambiar, así que velocidaddirecta = velocidadinversa.
Práctica
La hoja de práctica llegará pronto.
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- Compara la velocidad directa y la velocidad inversa para encontrar la dirección.
- Gana la velocidad mayor: hay un cambio neto en esa dirección.
- Las velocidades cambian con el tiempo porque las concentraciones cambian.
- Cuando las velocidades son iguales, el sistema está en equilibrio.
De vuelta a la pregunta esencial: una reacción va en la dirección de la velocidad mayor, hasta que las velocidades se igualan. A continuación, el Tema 7.3 Cociente de reacción y constante de equilibrio, donde describimos una mezcla de reacción con un solo número, Q.
Alineación con AP
Esta lección cubre el Tema 7.2, Dirección de las reacciones reversibles, de la Unidad 7 (Equilibrio) de la Descripción del curso y del examen (CED, por sus siglas en inglés) de AP Chemistry del College Board. Objetivo de aprendizaje:
- 7.2.A: Explicar la relación entre la dirección en la que avanza una reacción reversible y las velocidades relativas de las reacciones directa e inversa.
Conocimiento esencial: 7.2.A.1
Habilidad sugerida: 4.D Análisis de modelos. Explicar el grado en que un modelo o una representación describe la conexión entre las propiedades a nivel de partículas y las propiedades macroscópicas.