Prerrequisitos
- Para medir la velocidad de una reacción hay que monitorizar una propiedad física que cambie de forma medible con el tiempo (masa, presión, volumen de gas, color, conductividad, pH)
- Un catalizador proporciona un mecanismo/ruta alternativa con menor energía de activación
- A la misma temperatura, más moléculas superan una energía de activación menor, aumentando la frecuencia de colisiones efectivas
El bromo, Br2(l), y el ácido metanoico, HCOOH(aq), reaccionan en presencia de ácido sulfúrico: Br2(l) + HCOOH(aq) → 2HBr(aq) + CO2(g). El ácido sulfúrico actúa como catalizador de esta reacción.
a
Sugiera un método experimental que se podría usar para determinar la velocidad de esta reacción.
[2]
b
Explique como un catalizador aumenta la velocidad de una reacción.
[2]
Pistas progresivas
- 1General - el apartado a) es de diseño experimental (qué medir y cómo); el b) es la explicación teórica de por qué un catalizador funciona.
- 2Apartado a) - fíjate en qué cambia durante la reacción: se produce un gas (CO2), el color del bromo (rojizo) desaparece a medida que se consume, y cambian propiedades como el pH o la conductividad. Elige UNA propiedad medible y cómo medirla (ej. recoger el gas con una jeringa, o medir la intensidad de color con un colorímetro), y además que hay que medir el TIEMPO simultáneamente.
- 3Apartado b) - un catalizador no cambia la energía de reactivos ni productos; proporciona una ruta alternativa con MENOR energía de activación, así que una fracción mayor de moléculas tiene energía suficiente para reaccionar en cada colisión.
Teoría básica
- Para medir la velocidad de una reacción, se monitoriza el cambio de una propiedad medible con el tiempo: masa, presión, volumen de gas producido, color/intensidad, conductividad o pH.
- Un catalizador proporciona una ruta de reacción alternativa con menor energía de activación, sin cambiar la energía de reactivos ni productos.
- A una energía de activación menor, una fracción mayor de las moléculas tiene energía suficiente para superarla en cada colisión, aumentando la velocidad de reacción.
Refuerzo
Libro — Chemistry 2023 Oxford - Reactividad 2.2, diseño experimental y catálisis.
Cuadernillo — Examen: EXAMENES AÑOS ANTERIORES/2023/JUNIO 2023/Chemistry_paper_2__SL_Spanish.pdf, pregunta 6(a)-(b); mark scheme en la misma carpeta.
Vídeo —
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Apartado a) —
Cualquier método que combine medir una propiedad relacionada con el avance de la reacción junto con el tiempo transcurrido: por ejemplo, recoger el volumen de CO2 producido con una jeringa de gas a intervalos regulares de tiempo, o medir la pérdida de masa del matraz de reacción (por escape del CO2) en una balanza a lo largo del tiempo, o medir la intensidad del color rojizo del bromo con un colorímetro a medida que se consume.
Apartado b) —
El ácido sulfúrico proporciona una ruta/mecanismo de reacción alternativo con una energía de activación menor que la de la reacción sin catalizar. A la misma temperatura, una fracción/número mayor de moléculas tiene energía igual o superior a esa Ea más baja, lo que aumenta la frecuencia de colisiones exitosas y, por tanto, la velocidad de la reacción.