1 00:00:03,759 --> 00:00:29,620 Bien, buenos días. Vamos a empezar el tema de cinética, ¿de acuerdo? Es un tema bastante corto y vamos a empezar con el primer concepto que es que la cinética es la parte de la química que se va a encargar de estudiar las reacciones químicas, ¿vale? 2 00:00:29,620 --> 00:00:39,840 En concreto va a estudiar el aspecto cinético, por lo tanto va a estudiar la velocidad de la reacción de estas reacciones, ¿vale? 3 00:00:40,700 --> 00:00:52,859 Bien, ¿qué es la velocidad de reacción? La velocidad de reacción, que lo tendríamos aquí, es el cambio en la concentración de las especies por unidad de tiempo, ¿vale? 4 00:00:52,859 --> 00:00:57,619 es decir, cambio de concentración en la unidad de tiempo 5 00:00:57,619 --> 00:01:01,759 Vosotros en Cinemática del año pasado 6 00:01:01,759 --> 00:01:06,760 estabais acostumbrados a que la velocidad 7 00:01:06,760 --> 00:01:14,500 es el cambio del vector desplazamiento en la unidad de tiempo 8 00:01:14,500 --> 00:01:18,180 Pues en este caso, como es velocidad de reacción química 9 00:01:18,180 --> 00:01:20,319 es cambio de concentración en la unidad de tiempo 10 00:01:20,819 --> 00:01:27,319 ¿Cuáles van a ser entonces las unidades que nosotros vamos a utilizar? 11 00:01:28,040 --> 00:01:33,760 Las unidades que nosotros vamos a utilizar son mol por litro a la menos uno por segundo a la menos uno. 12 00:01:34,980 --> 00:01:41,900 Entonces es importante que os deis cuenta de que esta forma de tener expresada la velocidad 13 00:01:41,900 --> 00:01:53,180 mol litro menos uno segundo a la menos uno es lo mismo que tener mol partido de litro por segundo, ¿vale? 14 00:01:53,239 --> 00:01:58,340 Pero es más habitual encontrárnoslo siempre de esta manera, ¿vale? 15 00:01:59,340 --> 00:02:06,959 Bien, vamos a hablar un poquito más de cómo se expresa esta velocidad de reacción, ¿vale? 16 00:02:07,099 --> 00:02:11,819 Nosotros sabemos que en una reacción química los reactivos evidentemente van a desaparecer 17 00:02:11,819 --> 00:02:16,639 mientras que los productos, evidentemente, se van a formar y van a aparecer, ¿vale? 18 00:02:17,340 --> 00:02:21,780 Entonces, la velocidad va a medir cómo cambian esas cantidades de reactivos y de productos. 19 00:02:23,000 --> 00:02:27,460 Entonces, nosotros la velocidad de reacción la vamos a definir como la variación de la concentración 20 00:02:27,460 --> 00:02:29,560 de un reactivo o de un producto en la unidad de tiempo. 21 00:02:30,199 --> 00:02:35,340 Imaginar que tenemos esta reacción, donde A más B da C más D, ¿vale? 22 00:02:35,340 --> 00:02:43,639 y A minúscula, B minúscula, C y D minúsculas son los coeficientes estequiométricos de la reacción química, ¿vale? 23 00:02:44,400 --> 00:02:49,919 Entonces, se define la velocidad media de la reacción como menos uno partido por el coeficiente A, 24 00:02:50,240 --> 00:02:53,400 variación de la concentración de A en la variación del tiempo. 25 00:02:54,319 --> 00:02:59,000 Este término sería la velocidad de la especie A, ¿vale? 26 00:02:59,000 --> 00:03:16,889 Lo mismo con B, este término sería incremento de B en el incremento del tiempo sería la velocidad de B, esta sería la velocidad de C y este término de aquí sería la velocidad de D, ¿vale? 27 00:03:18,610 --> 00:03:29,830 Bien, entonces es importante que os deis cuenta de una cosa, que los términos asociados a los reactivos tienen el signo menos y los términos asociados a los productos tienen el signo más. 28 00:03:29,830 --> 00:03:38,770 ¿Por qué? Porque, como os voy a indicar luego, la velocidad de A y la velocidad de B van a ser negativas, porque están desapareciendo, son reactivos. 29 00:03:39,169 --> 00:03:50,849 Se le pone el menos delante para que esa velocidad de reacción sea positiva, mientras que C y D, al ser productos y aparecer en la reacción, van a tener velocidades positivas. 30 00:03:51,330 --> 00:03:58,189 Es decir, esto sería la velocidad media. Y la velocidad media se expresa en forma de incrementos. 31 00:03:58,189 --> 00:04:03,370 Vamos con un concepto muy importante que es el concepto de velocidad instantánea 32 00:04:03,370 --> 00:04:10,030 Vosotros el año pasado estudiabais la velocidad instantánea como la derivada de la posición en la derivada del tiempo 33 00:04:10,030 --> 00:04:14,110 Es decir, lo estamos expresando para un instante de tiempo muy pequeño 34 00:04:14,110 --> 00:04:23,889 Cuando en matemáticas se asocia este término, velocidad instantánea, se asocia al concepto de derivadas 35 00:04:23,889 --> 00:04:32,329 Entonces la velocidad ahora es menos 1 partido por a, se mantiene lo de antes, pero ahora es derivada de a en derivada del tiempo. 36 00:04:32,610 --> 00:04:37,689 Es decir, que lo que antes yo denominaba incremento, ahora voy a denominarle derivada. 37 00:04:37,810 --> 00:04:44,230 Es decir, el incremento lo he sustituido por derivada, puesto que ahora me estoy refiriendo a un incremento muy pequeño del tiempo. 38 00:04:44,730 --> 00:04:51,209 Pero veis que la expresión es la misma, solo que sustituyo el incremento por la derivada. 39 00:04:53,889 --> 00:04:54,509 Vamos a seguir. 40 00:04:56,089 --> 00:05:00,209 Bueno, esto ya os lo he comentado y esto es importante que lo entendamos. 41 00:05:00,370 --> 00:05:09,350 En una reacción, a medida que avanza el tiempo, los reactivos evidentemente van a disminuir la concentración, van a ir desapareciendo y los productos lo que van a hacer es ir aumentando. 42 00:05:10,050 --> 00:05:14,689 Por eso la velocidad de los reactivos es negativa y la velocidad de los productos es positiva. 43 00:05:14,689 --> 00:05:33,930 Bien, vamos a hacer un ejemplo de aplicación de esto y tenemos una reacción química en la que hemos cogido datos de concentración de las especies en intervalos de un minuto, de 60 segundos, que lo tenemos aquí en segundos. 44 00:05:33,930 --> 00:05:37,589 Entonces tenemos la formación del amoníaco, la tenemos ajustada 45 00:05:37,589 --> 00:05:43,110 Y tenemos las concentraciones del nitrógeno, del hidrógeno y del amoníaco 46 00:05:43,110 --> 00:05:48,250 Vemos al inicio de la reacción y cuando han pasado 60 segundos 47 00:05:48,250 --> 00:05:53,649 Entonces en el primer apartado nos pregunta que calculemos la velocidad de cada especie 48 00:05:53,649 --> 00:05:56,329 Entonces nos está preguntando la velocidad de cada especie 49 00:05:56,329 --> 00:06:01,730 Es decir, la velocidad del nitrógeno, la velocidad del hidrógeno y la velocidad del amoníaco 50 00:06:01,730 --> 00:06:14,629 ¿Vale? Pues vamos a explicar cómo se haría esto y lo voy a poner aquí, voy a empezar haciéndola del nitrógeno y vamos con ello, ¿vale? 51 00:06:15,290 --> 00:06:32,560 Entonces, como es velocidad de cada especie, la velocidad del nitrógeno sería la variación de la concentración de nitrógeno en la variación del tiempo, perdón. 52 00:06:33,360 --> 00:06:37,160 entonces si nosotros sustituimos los datos 53 00:06:37,160 --> 00:06:40,439 la variación de la concentración es final menos inicial 54 00:06:40,439 --> 00:06:45,240 entonces es 0,4 menos 0,5 55 00:06:45,240 --> 00:06:49,139 y el tiempo sabéis que son 60 segundos 56 00:06:49,139 --> 00:06:52,399 entonces si nosotros hacemos esto 57 00:06:52,399 --> 00:07:02,279 nos da menos 0,1 entre 60 58 00:07:02,279 --> 00:07:29,189 Y eso si lo calculamos da menos 1,6 por 10 a la menos 3. ¿Qué unidades le voy a tener que poner? Pues unidades de concentración, mol por litro a la menos 1 por segundo a la menos 1, ¿vale? Entre unidades de tiempo, que son unidades de velocidad de reacción. 59 00:07:29,189 --> 00:07:49,350 Esta sería la velocidad del nitrógeno. Vamos con la del hidrógeno, que la voy a calcular aquí. Lo mismo, la velocidad del hidrógeno, de la especie hidrógeno, es la variación de la concentración del hidrógeno en la variación del tiempo. 60 00:07:49,350 --> 00:08:02,129 entonces lo mismo, 0,2 menos 0,5 y esto lo dividimos entre 60 61 00:08:02,129 --> 00:08:09,889 entonces esto es menos 0,3 entre 60 62 00:08:09,889 --> 00:08:18,689 y si esto lo calculamos nos da menos 5 por 10 a la menos 3 63 00:08:18,689 --> 00:08:22,310 lo mismo, unidades de velocidad 64 00:08:22,310 --> 00:08:41,509 ¿Vale? Empieza la menos tres, mol, litro menos uno, segundo menos uno, ¿vale? Bien. Fijaros que son negativas porque tanto el hidrógeno como el hidrógeno son reactivos y están desapareciendo, ¿vale? De la reacción, ¿vale? 65 00:08:41,509 --> 00:09:04,330 Y vamos a hacer la última, que sería la del amoníaco, ¿vale? Que si la hacemos rápidamente, ¿vale? Me voy a saltar el primer paso, la velocidad del amoníaco, se haría variación de la concentración de amoníaco en el tiempo, ¿vale? Me lo salto, pero habría que ponerlo y sería 0,2 menos 0, que es 0,2 entre 60, ¿vale? 66 00:09:04,330 --> 00:09:07,690 entonces si hacéis esta operación 67 00:09:07,690 --> 00:09:09,809 0,2 entre 60 68 00:09:09,809 --> 00:09:10,909 os da 69 00:09:10,909 --> 00:09:13,169 3,3 70 00:09:13,169 --> 00:09:16,779 por 10 a la menos 3 71 00:09:16,779 --> 00:09:18,980 mol 72 00:09:18,980 --> 00:09:22,389 litro menos 1 73 00:09:22,389 --> 00:09:24,450 segundo menos 1 74 00:09:24,450 --> 00:09:27,350 entonces a ver, es importante que os fijéis 75 00:09:27,350 --> 00:09:28,950 que esta velocidad sí que es positiva 76 00:09:28,950 --> 00:09:30,710 puesto que el amoníaco 77 00:09:30,710 --> 00:09:31,870 perdón, el amoníaco 78 00:09:31,870 --> 00:09:33,049 que tendríamos aquí 79 00:09:33,049 --> 00:09:34,750 es un 80 00:09:34,750 --> 00:09:37,909 producto de la reacción química, ¿vale? 81 00:09:41,309 --> 00:09:44,970 Bueno, lo marco aquí con los colores para que lo veáis, ¿vale? 82 00:09:45,690 --> 00:09:50,090 Bien, estas serían las velocidades de cada especie, ¿vale? 83 00:09:50,129 --> 00:09:54,970 Pero nos está preguntando en el siguiente apartado la velocidad de reacción, ¿vale? 84 00:09:54,990 --> 00:09:57,509 Entonces fijaros que las velocidades son distintas 85 00:09:57,509 --> 00:10:01,029 puesto que tienen distintos coeficientes estequiométricos. 86 00:10:01,029 --> 00:10:16,200 Si comparamos, la velocidad del nitrógeno es la tercera parte de la velocidad del hidrógeno y la velocidad del amoníaco es el doble de la velocidad del nitrógeno, ¿vale? Es decir, se está cumpliendo la estequiometría. 87 00:10:16,740 --> 00:10:25,539 Si la velocidad de este valdría 1, pues la de este valdría 3 y la de este valdría 2, ¿vale? Es decir, estamos teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción. 88 00:10:25,539 --> 00:10:37,379 Es decir, que el hidrógeno reacciona tres veces más rápido que el nitrógeno y el amoníaco se forma dos veces más rápido que lo que desaparece del nitrógeno, ¿vale? 89 00:10:38,120 --> 00:10:42,279 Bien, vamos a calcular en el B la velocidad de reacción. 90 00:10:42,960 --> 00:10:49,820 Entonces, bueno, para calcular la velocidad de reacción, sabéis que tenemos la expresión anterior, ¿vale? 91 00:10:49,820 --> 00:11:10,860 La voy a poner que la velocidad media de la reacción, sabéis que es menos 1 partido por A, variación de la concentración de A en la variación del tiempo y que esto es igual, puntos suspensivos, ¿vale? 92 00:11:11,580 --> 00:11:18,679 Entonces, en esta reacción en concreto sabemos lo que vale A, B y C, que serían los coeficientes. 93 00:11:18,679 --> 00:11:36,360 Entonces, en este problema nosotros tenemos que la velocidad media, si la expresamos en función de sus especies, es menos variación de concentración de nitrógeno en la variación del tiempo. 94 00:11:36,360 --> 00:11:55,750 Esto es igual a menos 1 partido por 3, que es el coeficiente del nitrógeno, que lo tenemos arriba, variación de la concentración de hidrógeno en el tiempo. 95 00:11:55,750 --> 00:12:02,769 y para el caso del amoníaco que es el producto es positivo 96 00:12:02,769 --> 00:12:11,320 1 partido por 2 que es su coeficiente, variación del amoníaco en el tiempo 97 00:12:11,320 --> 00:12:19,649 bien, que es importante que os deis cuenta, pues que podéis utilizar cualquiera de los tres 98 00:12:19,649 --> 00:12:22,049 porque estos son igualdades 99 00:12:22,049 --> 00:12:30,000 entonces yo lo que voy a hacer es darme cuenta de que estos incrementos que tenemos aquí 100 00:12:30,000 --> 00:12:41,580 son las velocidades que hemos calculado antes, esta sería la velocidad del N2, me explico, esta sería la velocidad del hidrógeno 101 00:12:41,580 --> 00:12:55,360 y este término que tenemos aquí chicos sería la velocidad del amoníaco, pues entonces sabiendo esto y que hemos calculado antes las velocidades 102 00:12:55,360 --> 00:13:01,360 voy a utilizar simplemente la del nitrógeno por facilidad, porque no tengo que dividir ni multiplicar por nada 103 00:13:01,360 --> 00:13:11,929 sé que la velocidad media, cojo solamente la primera igualdad, sería menos la velocidad del nitrógeno. 104 00:13:14,169 --> 00:13:20,250 Entonces la velocidad del nitrógeno la hemos calculado aquí, menos 1,6 por 10 a la menos 3. 105 00:13:20,429 --> 00:13:27,590 Como tengo que ponerle el menos delante, pues se me convierte en positivo, es decir, 1,6 por 10 a la menos 3, 106 00:13:27,590 --> 00:13:32,049 mol por litro menos uno 107 00:13:32,049 --> 00:13:35,690 por segundo menos uno, ¿de acuerdo? 108 00:13:36,009 --> 00:13:40,769 Y esta sería la velocidad media de esa reacción en ese intervalo de tiempo 109 00:13:40,769 --> 00:13:44,389 ¿vale? En ese intervalo de tiempo. Evidentemente 110 00:13:44,389 --> 00:13:48,330 si nosotros tuviésemos más tiempos, más intervalos de tiempos 111 00:13:48,330 --> 00:13:52,610 esa velocidad de reacción cambiaría según el intervalo de tiempo en el que nosotros 112 00:13:52,610 --> 00:13:56,370 lo estuviésemos mirando, ¿vale? Bien, entonces 113 00:13:56,370 --> 00:14:02,710 vamos con el último apartado que dice que expresemos la velocidad de dicha reacción, 114 00:14:02,830 --> 00:14:07,850 es decir, la velocidad de dicha reacción, pero de forma diferencial, es decir, que expresemos 115 00:14:07,850 --> 00:14:14,250 la velocidad instantánea, ¿vale? Entonces, bueno, voy a cambiar de página y nosotros 116 00:14:14,250 --> 00:14:24,879 voy a escribir la reacción. Nosotros tenemos que el nitrógeno reacciona con 3D hidrógeno 117 00:14:24,879 --> 00:14:29,539 y forma una sustancia que es el amoníaco 118 00:14:29,539 --> 00:14:34,450 y esta sería la reacción ajustada 119 00:14:34,450 --> 00:14:39,590 entonces si nosotros expresamos la velocidad diferencial de reacción 120 00:14:39,590 --> 00:14:42,470 que esta pregunta la suelen poner y es muy sencillo 121 00:14:42,470 --> 00:14:43,850 es simplemente aplicarla 122 00:14:43,850 --> 00:14:47,490 la velocidad instantánea de esta reacción sería 123 00:14:47,490 --> 00:14:50,529 menos 1 partido por 1 124 00:14:50,529 --> 00:14:53,210 porque aquí hay un 1 125 00:14:53,210 --> 00:14:56,669 aunque no se pone, este 1 no se pone pero es un 1 126 00:14:56,669 --> 00:15:05,379 y ahora en vez de ser incremento sería diferencial de la concentración del nitrógeno 127 00:15:05,379 --> 00:15:10,360 entre el diferencial del tiempo, sustituyo incrementos por diferenciales 128 00:15:10,360 --> 00:15:17,379 esto también es igual, el coeficiente en este caso es 3, pues menos también porque es un reactivo 129 00:15:17,379 --> 00:15:26,840 1 partido por 3, diferencial de la concentración de hidrógeno entre el diferencial del tiempo 130 00:15:26,840 --> 00:15:37,460 y en este caso es un 2, pues por lo tanto pondríamos 1 partido por 2, en este caso positivo porque se trata de un producto 131 00:15:37,460 --> 00:15:46,659 diferencial de la concentración de amoníaco entre el diferencial del tiempo, ¿vale? 132 00:15:47,919 --> 00:16:03,740 Bien, y con esto habríamos escrito la expresión de la velocidad instantánea o también la expresión diferencial, ¿vale? 133 00:16:03,740 --> 00:16:10,340 Pues si os lo preguntan de las dos maneras, pues que sepáis que nos referimos a lo mismo, ¿vale? 134 00:16:11,279 --> 00:16:17,950 Expresión diferencial de v, ¿vale? 135 00:16:18,389 --> 00:16:22,029 Que sería la velocidad, ¿vale? 136 00:16:22,889 --> 00:16:31,090 Bien, voy a haceros unos comentarios importantes y es que, bueno, esto ya lo he ido comentando, 137 00:16:31,090 --> 00:16:36,049 es que observamos en este ejemplo que la velocidad es negativa para los reactivos, lo hemos visto, ¿por qué? 138 00:16:36,049 --> 00:16:41,110 Pues porque lo que hacen es desaparecer y positiva para los productos, porque se forman. 139 00:16:41,870 --> 00:16:47,289 Que el valor es distinto para cada una de las especies porque depende de la estequiometría de la reacción, ¿vale? 140 00:16:47,330 --> 00:16:48,730 Entonces, claro, es lo que os he dicho. 141 00:16:49,990 --> 00:16:58,269 Un mol de nitrógeno reacciona con 3 de hidrógeno y forma 2 de amoníaco, es decir, que la velocidad del hidrógeno va a ser 3 veces más pequeña que la del hidrógeno 142 00:16:58,269 --> 00:17:01,509 y va a ser 2 veces más pequeña que la de formación del amoníaco, ¿vale? 143 00:17:01,509 --> 00:17:19,410 Y luego, importante, que esto también os lo he comentado, pues que la velocidad va a depender del intervalo de tiempo que yo esté considerando, ¿vale? Pero que la concentración de estas sustancias, evidentemente, varía con el tiempo y, por lo tanto, va a depender del intervalo de tiempo en el que yo lo esté mirando, ¿vale?