• Configuración electrónica
  • Cinética química
  • Enlace químico
  • Equilibrio químico
  • Diccionario químico
    • Tipos de reacciones químicas
  • Recomendaciones
    • Calculadoras científicas
    • Portátiles para ingenieros
    • Monitores para ingeniería

Atomicool

Aprende Química Online

BIENVENIDOS A QUÍMICA PARA INGENIEROS

La herramienta académica ideal, creada para optimizar el desarrollo y formación del estudiante.

Estás aquí: Inicio / Sin categoría / Cambio de la concentración en el tiempo

Cambio de la concentración en el tiempo

2.9 / 5 ( 15 votes )
¿Nos ayudas a calificar esta publicación? Ya hemos estudiado la variación de la velocidad cuando ocurre un cambio en la concentración. Lo que veremos a continuación se trata del Cambio de la concentración en el tiempo.

Cambio de la concentración en el tiempo

Esto nos permite determinar; a partir de un cambio en la ecuaciones de velocidad, el tiempo en el que ocurren las reacciones.

Conociendo el tiempo podríamos hacer estimaciones en relación a un cambio de la concentración de los reactivos para un tiempo específico.

Esto nos es útil; inclusive, para conocer el tiempo requerido o tiempo necesario para que  se consuma una cierta cantidad de producto o su totalidad.

La ecuación que relaciona la concentración con el tiempo recibe el nombre de Ecuación de la Velocidad Integrada.

La ecuación de la velocidad integrada también nos sirve al momento de querer determinar el tiempo de vida media de un reactivo.

Esto es, el tiempo que emplea una reacción en consumir la mitad del reactivo.

Las ecuaciones de  Vida Media y Velocidad Integrada son diferente en reacciones de orden distinto.

Indice de contenidos

  • 1 Ecuaciones de Primer Orden y Vida Media de una reacción
    • 1.1 Ejercicios propuesto sobre Vida Media de una reacción
    • 1.2 Segundo ejercicio propuesto sobre Vida Media de una reacción de primer orden
  • 2 Reacciones de Segundo Orden
  • 3 Cambio de la concentración en el tiempo: Ejercicios de reacciones de segundo orden.

Ecuaciones de Primer Orden y Vida Media de una reacción

Estas ecuaciones de primer orden son aquellas cuya velocidad depende de la concentración de un solo reactivo.

Para las reacciones de primer orden

a A → Productos

Tenemos que la ecuación de la velocidad es

Ecuacion de primer orden d ela velocidad

De donde podemos notar que la concentración del reactivo A esta elevada al exponente 1.

Que mediante una transformación matemática llamada integración nos queda

ecuación de la-velocidad integrada de primer orden

 

En la ecuación A SU CERO es la concentración inicial del reactivo A y At es la concentración en un tiempo t

Una vez que inicia la reacción, despejamos t obtenemos

Ecuación de la velocidad integrada de primer orden donde t esta despejada

Por definición

Ecuacion de la velocidad integrada de primer orden definicion de At

Por lo tanto, al sustituir los valores nos queda

ecuacion de vida media sin simplificar

y simplificando tenemos

ecuacion de vida media de una reaccion

La ecuación de vida media de una reacción es una ecuación de primer orden.

A través de esta expresión hemos logrado relacionar la constante de velocidad k con la Vida Media de un reactivo.

Debemos recordar que esto aplica en una reacción de primer orden y que en este tipo de reacciones la Vida Media no depende de la concentración inicial de A.

Ejercicios propuesto sobre Vida Media de una reacción

Primero iremos con uno sencillo para afirmar los conocimiento y luego aumentaremos el nivel de complejidad.

En la siguiente reacción de primer orden el reactivo X se descompone para formar Y y Z segun la ecuacion quimica.

X → Y + Z

A 25 Grados centígrados la constante de velocidad k= 0.0450 s−¹

¿Cual sera la Vida Media de la reacción a 25° C?

Respuesta

Lo que haremos ahora será analizar lo que nos dan y lo que nos están pidiendo.

En primer lugar nos dan la constante de velocidad y el coeficiente del reactivo A es a = 1.

y nos piden La vida media de la reacción a 25 Grados Centígrados.

Resolvemos

Empleamos la ecuación de Vida Media para ello

 ecuacion de vida media de una reaccion

Sustituyendo los valores

ecuacion de vida media de una reacción ejercicio

Esto nos da como resultado t½ = 15.4 s

El tiempo de vida media de la reacción es 15.4s

Aparentemente la resolución del primer ejercicio ha sido sencilla, ahora vamos a incrementar un poco el nivel.

Segundo ejercicio propuesto sobre Vida Media de una reacción de primer orden

• La reacción reaccion del pentoxido de dinitrogenosigue la ley de la velocidad reaccion del pentoxido de dinitrogeno1

y la constante de Velocidad es igual a k =0.00840 s−¹ a una determinada temperatura.

Si se agregan 2.50 moles de  reaccion del pentoxido de dinitrogeno2 en un recipiente de 5.00 litros, ¿cuántos moles de reaccion del pentoxido de dinitrogeno2 quedaran pasado 60 segundos? y ¿cuanto tiempo se requiere para que reaccione el 90% de la muestra inicial?

Bien, iniciemos con la resolución del problema.

En la primera pregunta nos piden los moles del pentóxido de dinitrógeno transcurrido 60 segundos y nos dan la constante de velocidad y el tiempo, que evidentemente es 60 segundos.

Podemos aplicar fácilmente la ecuación de velocidad integrada de primer orden ecuación de la-velocidad integrada de primer orden

Pero debemos tener en cuenta algo

Para poder aplicar dicha ecuación es necesario que tengamos la concentración del  reaccion del pentoxido de dinitrogeno2 que son los moles iniciales.

De modo que ese será nuestro primer objetivo.

La concentración inicial del Pentoxido de Dinitrogeno la obtenemos a partir de

concentracion del pentoxido de dinitrogeno

 Ahora sustituyamos las otras magnitudes en la ecuación de la velocidad integrada de primer orden.

maginitudes a=2

 k =0.00840 s−¹

 t = 60.0 seg

 reaccion del pentoxido de dinitrogeno2 = ?

Como nuestro objetivo es determinar la concentración del Pentoxido de Dinitrogeno al cabo de los 60 segundas, lo que haremos será despejar la variable At de la ecuación integrada de primer orden.

neperiano de la concentracion de A respecto al tiempo dos al cubo por treas al cuadrado igual a diecisiete  neperiano-de-la-concentracion-inicial-de-a-1

resolucion-1

resolucion 2

Aplicando antilogaritmo natural a ambos lados de la igualdad tenemos

resolucion-3

El Cambio de la concentración en el tiempo, pasado los 60 segundos es de resolucion-4

Vamos con la siguiente pregunta

¿Cuanto tiempo se requiere para que reaccione el 90% de la muestra inicial?

La muestra inicial para este tiempo requerido ya ha reaccionado en un 90%, de modo que de la muestra inicial nos queda

reaccion-de-priemer-orden

Al sustituir estos valores en la ecuación de velocidad integrada de primer orden y despejando la variable del tiempo

reaccion de primer orden

Con ello determinamos que se requieren 137 segundo para que reaccione el 90% de la muestra.

En una próxima entrada dedicaremos más tiempo al estudio y consolidación de esta sección del tema.

Por ahora continuemos con

Reacciones de Segundo Orden

En las reacciones de segundo orden la velocidad integrada tiene la forma

reaccion de segundo orden1

Continuemos con otro problema.

Cambio de la concentración en el tiempo: Ejercicios de reacciones de segundo orden.

• La constante de velocidad de la descomposición del dióxido de nitrógeno

con un rayo láser es de k = 1.70 M-¹ * min-¹.

Calcule el tiempo en segundos , que se necesita para que 2.00 moles/L de NO2 disminuyan a 1.25 mol/L.

Solución

En primer lugar determinamos la concentración de la especie.

calculo d ela concentracion

El enunciado nos dice que al final del proceso quedará una concentración de 1.25M de dióxido de nitrógeno

Como paso siguiente aplicaremos la ecuación de velocidad integrada de segundo orden

calculo d ela concentracion

Despejamos a t

calculo de la concentración

Calculamos

t= 0.08823 min

pero como lo necesitamos en segundos multiplicamos t por 60

Y nos queda que t= 5.294 seg

En la próxima entrada relacionada al tema del Cambio de la concentración en el tiempo resolveremos más ejercicios para ir consolidando lo aprendido.

Estamos preparando mayor contenido para ser ofrecido en la web e incluso estamos realizando algunas preparadurías grabadas en video para ser puestas en nuestro canal en YouTube.

¿Nos ayudas a calificar esta publicación?

2.9 / 5 ( 15 votes )

Mientras, no te pierdas nuestra mas reciente publicación sobre los Numeros Cuanticos en Quimica

Sigue atento al blog que dentro de poco estaremos publicando nuevos contenidos que contribuirán a tu formación.

El contenido de la web cuenta con la aprobación del profesor Jhonny Medina

¡Nos vemos en los comentarios!

Categorías

  • Sin categoría (46)

Deja un comentario Cancelar respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

  Acepto la política de privacidad

Entradas recientes

  • Radio atómico
  • Números cuánticos en química
  • Gases y teoría cinético molecular
  • La configuración electrónica ✅ ✅
  • Ejercicios de configuración electrónica resueltos paso a paso

Comentarios recientes

  • Jorge D. Cruz en Definición de Electroquímica
  • cristian en La configuración electrónica ✅ ✅
  • Jesus Mendoza en La configuración electrónica ✅ ✅
  • Patri en Enlace químico, Iónico y Covalente
  • tatiana en Estructura de los atomos, partículas subatómicas y fundamentales

El responsable de esto

Leopoldo Carvajal, Facilitador de los procesos de aprendizaje. Diseñador web Freelance. También escribo sobre Blogging y otros temas, en otros blogs.
Casado con una hermosa mujer.
Creyente y Payaso de Hospital. Comparto el aula de clases contigo.

Colaborador Jhonny Medina

Profesor Jhonny Medina

Referencias Bibliograficas

Aqui no inventamos ni improvisamos con el conocimiento.
Todo lo aquí expuesto tiene sus bases en los grandes autores:
Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay Jr., Bursten y Burdge
Química: La Ciencia Central, 9na Edición
Kenneth W. Whitten, Raymond E. Davis, M. larry Peck y George G Stanley
Química Octava Edición

Copyright © 2021 · Education Pro Theme On Genesis Framework · WordPress · Iniciar sesión