Hoja de trabajo de tasas de reacción y equilibrio
Parte 1: Introducción al equilibrio químico y la cinética¿Qué tan rápido se convierten los reactantes en productos en una reacción química? En lugar de que los reactivos se conviertan en productos, ¿la reacción procede alguna vez en la dirección opuesta, convirtiendo los productos en reactivos? En esta guía nos centraremos en el equilibrio químico y la cinética. El equilibrio y la cinética rigen la velocidad y la dirección de muchos procesos biológicos. Como resultado, muchos de los temas presentados aquí van de la mano con otros temas del MCAT. Por ejemplo, probablemente notará que nuestra discusión sobre la teoría de los estados de transición va de la mano con nuestro artículo de bioquímica sobre las enzimas. A lo largo de esta guía, habrá varios términos importantes resaltados en negrita. Estos términos también aparecerán juntos al final de la guía. También hemos incluido varias preguntas de práctica al estilo de la AAMC, para que puedas poner a prueba y aplicar tus conocimientos. Comencemos.
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Velocidades de las reacciones químicas
Sin embargo, para muchas reacciones, la reacción directa es tan favorecida y la reacción inversa es tan insignificante, que las reacciones se escriben simplemente en términos de la flecha directa sólida, $A\Nderecha B$. El concepto de equilibrio químico En una reacción química, el equilibrio químico es el estado en el que la velocidad de reacción directa y la velocidad de reacción inversa son iguales. El resultado de este equilibrio es que las concentraciones de los reactivos y los productos no cambian. Sin embargo, el hecho de que las concentraciones no cambien no significa que toda reacción química haya cesado. El equilibrio químico es un estado dinámico en el que los reactivos se convierten en productos en todo momento, pero a la misma velocidad que los productos se convierten en reactivos. El resultado de esta situación es análogo al de un puente entre dos ciudades, en el que la tasa de coches que pasan por el puente en cada dirección es exactamente igual. El resultado es que el número neto de coches a ambos lados del puente no cambia.
Química de la tasa de equilibrio
Chm.3.1 Comprender los factores que afectan a la velocidad de reacción y al equilibrio químico.Chm.3 .1.1 Explicar los factores que afectan a la velocidad de una reacción (temperatura, concentración, tamaño de las partículas y presencia de un catalizador).- Comprender cualitativamente que la velocidad de reacción es proporcional al número de colisiones efectivas.- Explicar que la naturaleza de los reactivos puede referirse a su complejidad y al número de enlaces que deben romperse y reformarse en el curso de la reacción. – Explicar cómo la temperatura (energía cinética), la concentración y/o la presión afectan al número de colisiones.- Explicar cómo el aumento de la superficie aumenta el número de colisiones.- Explicar cómo un catalizador disminuye la energía de activación, de manera que a una temperatura determinada, más moléculas tendrán una energía igual o superior a la energía de activación.Chm.3 .1.2 Explique las condiciones de un sistema en equilibrio.- Defina el equilibrio químico para las reacciones reversibles.- Distinga entre igualdad de velocidades e igualdad de concentraciones.- Explique las expresiones de equilibrio para una reacción dada.- Evalúe las constantes de equilibrio como una medida del grado en que la reacción procede hasta su finalización.Chm.3 .1.3 Inferir el cambio de equilibrio cuando se aplica una tensión a un sistema químico (principio de Le Chatelier). (Añadir/retirar un reactivo o un producto; añadir/retirar calor; aumentar/disminuir la presión)- Relacionar el desplazamiento que se produce en términos de orden/desorden del sistema.
Relación entre la constante de velocidad y la constante de equilibrio
Sin embargo, por otro lado: la reacción hacia atrás implica un aumento de la entropía (el número de partículas aumenta, se duplica en el ejemplo, y por tanto, la cantidad de caos aumenta al reaccionar de derecha a izquierda.
En el cilindro de reacción (bajo el pistón) hay un equilibrio químico entre los dos sólidos (heterogéneos en el fondo) y el gas (homogéneo en el cuarto). La única sustancia con una concentración o presión es aquí el gas Dióxido de Carbono.
La otra situación homogénea se da en el caso de un equilibrio gaseoso. No hablamos exactamente de concentraciones, sino más bien de la presión (parcial) de cada gas participante. Cada componente gaseoso de un gas contribuye a la presión.
Si no pueden liberarse todos, porque la red es demasiado fuerte, entonces al final se llega a una situación de equilibrio, donde los iones libres están en equilibrio dinámico con la red. Se escapan, pero en cuanto los iones positivos y negativos se encuentran, se unen a la red.
Imagina que disuelves una pequeña porción de una sal poco soluble. Primero habrá un producto iónico creciente, pero pronto se alcanzará el valor máximo del Ip: entonces el producto iónico es igual al producto de solubilidad.
