Ley de velocidad y orden de reacción

tomemos una reacción en la que a más p nos da nuestros productos y la letra minúscula a y la letra minúscula be representa los coeficientes de nuestra ecuación balanceada y si nos ponemos a pensar un poco qué pasa si aumentamos la concentración de nuestros reactivos a y b si hiciéramos eso a ive estarían más juntos en el espacio y por lo tanto sería más probable que reaccionarán y de esa forma aumentaría la velocidad de la reacción y bueno esto es cierto para la mayoría de las reacciones si aumentas la concentración de los reactivos aumentas la velocidad de la reacción y de hecho se puede comprobar experimentalmente ok digamos por ejemplo que queremos saber cuál es el efecto de la concentración del reactivo en la velocidad de la reacción entonces lo que vamos a hacer es dejar la concentración debe constante y hacer varios experimentos en los que la concentración de a cambio y fijarnos en cuál es la velocidad de la reacción en todos esos experimentos ok pero siempre dejando la concentración debe constante otra cosa importante que hay que mencionar es que vamos a utilizar la velocidad inicial aunque hay porque entre más tiempo dejemos que suceda la reacción los productos van a tener una mayor concentración y como algunas reacciones son reversibles eso puede provocar muchos cambios en la velocidad de reacción y eso está muy interesante pero no es lo que queremos observar ahorita ok más bien lo que queremos hacer es ver cómo la concentración de nuestros reactivos afecta a la velocidad de la reacción y por eso utilizamos la velocidad inicial donde únicamente tenemos reactivos y no tenemos productos entonces pues vamos a ver el primer experimento en el primer experimento la concentración de a un molar y en este experimento con esta concentración de a la velocidad inicial de la reacción es 0.01 molares sobre segundo entonces ese fue el primer experimento vamos con el segundo experimento en el segundo experimento lo que vamos a hacer es dejar la concentración debe constante pero aumentar la concentración de a que ahí vamos a poner una concentración de 2 molar y en estas condiciones donde la concentración de a es 2 molar y la concentración debe se quedó constante la velocidad inicial de la reacción es de 0.02 molares sobre segundo lo que hicimos en este experimento fue incrementar la concentración de al doble o sea multiplicando la por 2 porque estamos comparando estos dos experimentos y lo que pasó al aumentar al doble la concentración de a fue que la velocidad inicial aumentó también al doble que entonces la velocidad inicial de la reacción aumentó por un factor de 2 bueno y ahora lo que vamos a hacer es comparar el primer experimento con el tercer experimento crear y hemos incrementado la concentración de a de un molar a tres molares entonces incrementamos la concentración de a por un factor de 3 y ahora qué es lo que pasó con la velocidad inicial de la reacción pues la velocidad inicial aumentó de 0.01 a 0.03 o sea que la velocidad inicial de la reacción aumentó por un factor de 3 y ahora para encontrar la relación lo que tenemos que hacer es pensar que este número elevado a qué potencia nos da este número de aquí hay dos a la que nos va a dar dos pues 2 a la 1 es igual a 2 2 a la 1 es igual a 2 y también lo pudimos haber hecho para nuestra otra comparación de dos experimentos macri 3 a la que nos da 3 pues el exponente también tiene que ser 1 cierto porque 3 a la 1 es igual a 3 y entonces la velocidad de la reacción es proporcional a la concentración de a elevado a la potencia uno que haya elevado a la potencia 1 y ahora vamos a hacer exactamente lo mismo pero con la concentración de b queremos saber qué tanto afecta a la concentración del reactivo ve a la velocidad de esta reacción así es que lo que hacemos es dejar la concentración del reactivo a constante y hacemos tres experimentos en los que vamos cambiando la concentración debe y nos fijamos en qué valores toma la velocidad inicial de estas reacciones porque dejamos constante la concentración de a y de esa forma podemos ver el impacto de la concentración de ve en la velocidad inicial en el primer experimento tenemos que la concentración debe es un molar y la velocidad inicial de la reacción es 0.01 molares por segundo después en el segundo experimento aumentamos la concentración de b ahora tiene una concentración 2 molar y entonces hacemos las observaciones de nuestro experimento y observamos que la velocidad inicial de la reacción con esta concentración debe es de 0.04 molares por segundo así es que aumentamos la concentración debe de un molar a dos molares o sea que la aumentamos por un factor de 2 y que es lo que observamos en los experimentos acerca de la velocidad inicial pues observamos que hubo un incremento de la velocidad inicial de la reacción de 0.01 a 0.04 o sea que hubo un incremento de un factor 4 y ahora vamos a comparar el primer experimento con el tercer experimento aumentamos la concentración de 1 molar a 3 molar lo que aumentamos la concentración debe por un factor de 3 y nos preguntamos qué pasó con la velocidad inicial de estas reacciones como podemos observar la velocidad inicial de estos experimentos aumentó de 0.01 a 0.09 molares por segundo así es que hubo un incremento en la velocidad inicial por un factor 9 y entonces ahora nos preguntamos dos a qué potencia que vamos a decir que la potencia para distinguirlo de esta otra potencia pero 2 elevado a qué exponente nos da 4 y aquí la respuesta es 2 porque 2 a las 2 es igual a 4 y también nos podemos preguntar 3 elevado a cual exponente es igual a 9 y bueno pues 3 elevado a las 2 es igual a 9 entonces hemos determinado que la velocidad de la reacción es proporcional a la concentración debe elevada a la segunda potencia ya ahora podemos poner estas dos cosas juntas para escribir lo que se conoce como la ley de la velocidad o también conocida como la ecuación cinética que hay entonces vamos a necesitar más espacio sabemos que la velocidad de la reacción es proporcional a la concentración del reactivo a elevado a la 1 y también es proporcional a la concentración de b elevado al cuadrado y luego ponemos por aquí una constante que se le llama el coeficiente de velocidad o también lo podemos llamar constante cinética o constante de velocidad y esto es la ley de la velocidad o ecuación cinética pero vamos por partes la r mayúscula es la velocidad de la reacción velocidad de reacción la k es la constante cinética pero también se le conoce como constante de velocidad y creo que ese es el término que vamos a utilizar en general por aquí instante de velocidad y es algo súper importante saber que la velocidad de la reacción no es lo mismo que la constante de velocidad si cambiamos la constante de velocidad la velocidad de la reacción cambia pero si cambiamos por ejemplo las concentraciones de los reactivos cambia la velocidad de la reacción pero la constante de velocidad no cambia no crear y la constante de velocidad es constante y no cambia aunque es importante mencionar que si la temperatura cambia está constante también cambia pero bueno eso lo vamos a ver en otro vídeo ahora por acá tenemos la concentración del reactivo a elevado a la potencia 1 y por eso decimos que la reacción es de primer orden en primer orden en y por acá podemos observar que las reacciones del segundo orden segundo orden en b porque estamos elevando a la segunda potencia a la concentración de b y bueno también podemos hablar acerca del orden total de la reacción porque tenemos un primer orden en a y un segundo orden en b y entonces el orden total de la reacción es igual a 1 + 2 aunque yo sea 3 el orden total de la reacción es 3 bueno ahora vamos hasta arriba y por acá vamos a escribir una ley de la velocidad general que ahí tenemos que la velocidad de la reacción es igual a la constante de velocidad por la concentración del reactivo a elevado a un exponente que lo estamos escribiendo de forma general por la concentración del reactivo b elevado a otro exponente esta es la ley de la velocidad general y la razón por la que le escribí por aquí es para decirte que no puedes simplemente tomar los coeficientes de su ecuación balanceada y ponerlos por aquí en los exponentes ok esto no funciona así tienes que conocer la reacción y estos exponentes estos órdenes tienen que ser calculados experimentalmente lo que tienes que hacer por lo menos dos experimentos y observar los datos que obtienes y otra cosa curiosa es que estos órdenes determinan la unidad que utiliza la constante de velocidad y vamos para abajo otra vez entonces por aquí vamos a determinar cuáles unidades está usando la constante de velocidad en este ejemplo la velocidad de la reacción está en molares por segundo y queremos encontrar la unidad de acá luego tenemos que la concentración del reactivo se mide en molares y la estamos elevando a la potencia 1 y luego la concentración del reactivo b también se miden molares pero la estamos elevando a la potencia 2 entonces tenemos aquí esta ecuación y queremos despejar acá si es que por aquí podríamos cancelar molar con molar y nos queda uno en tres segundos uno en tres segundos y pasamos el molar al cuadrado dividiendo molares al cuadrado que pues también se puede escribir como uno entre molares al cuadrado por segundo y entonces esta es la unidad que lleva esta constante de velocidad locker y que es la constante de velocidad de esta reacción que tiene un orden total de 3 pero como podemos observar las unidades de la constante de velocidad cambian dependiendo del orden total de la reacción bueno vamos a ver otro ejemplo en esta reacción tenemos un solo reactivo que se transforma en todos nuestros productos y en el primer experimento tenemos una concentración de nuestro reactivo de un molar y hemos observado que la velocidad inicial de esta reacción cuando la concentración de a es de un molar es 0.01 molares por segundo ahora en nota experimento aumentamos la concentración de a al doble pero la velocidad inicial sigue siendo exactamente la misma entonces aunque aumentamos la concentración de a de un molar a dos molares lo que aumentamos la concentración de a al doble o sea por un factor 2 la velocidad inicial de la reacción se mantiene constante osea podríamos decir que por un factor 1 entonces nos preguntamos 2 elevado a qué potencia nos da igual a 1 y entonces nos damos cuenta que x tiene que ser igual a 0 porque 2 a la 0 es 1 cualquier número elevado a la 0 es 1 y entonces la reacción es de orden 0 ok el orden total de esta reacción es 0 en a y entonces si queremos escribir la ley de la velocidad tenemos que la velocidad de la reacción es igual a la constante de velocidad por la concentración del reactivo a que es el único reactivo elevado al orden de este reactivo que es 0 y entonces esto se convierte en un 1 y nos queda que la velocidad de la reacción es igual a la constante de velocidad y si ahora quisiéramos saber cuáles son las unidades de la constante de velocidad de esta reacción pues sabemos que la velocidad de la reacción se mide en molares por segundo y entonces la constante de velocidad de esta reacción se tiene que medir en molares por segundo así es que tenemos aquí un ejemplo de como las unidades de la constante de velocidad cambian dependiendo del orden total de tu reacción