Pregunta 12 · Química Bàsica I UB 2021

a. En una cinètica amb llei de velocitat de segon ordre, el temps de semivida (temps de vida mitjana) depèn de la temperatura.

Solución: Certa

Justificació a: En una cinètica amb llei de velocitat de segon ordre, el temps de semivida depèn de la temperatura.

Solución: El temps de semivida per a una cinètica de segon ordre és $t_{1/2} = \frac{1}{k[\mathrm{A}]_0}$. Com que la constant de velocitat $k$ depèn fortament de la temperatura segons l'equació d'Arrhenius ($k = A e^{-E_a/RT}$), en canviar la temperatura canvia $k$ i el temps de semivida $t_{1/2}$ també varia.

b. La llei de velocitat d'una reacció química, amb presència o sense de catalitzador, és sempre la mateixa llevat del valor de la constant de velocitat, la qual disminueix en presència del catalitzador.

Solución: Falsa

Justificació b: Llei de velocitat amb catalitzador i valor de la constant de velocitat.

Solución: Un catalitzador modifica el mecanisme de la reacció proporcionant una ruta de menor energia d'activació: (1) pot alterar completament els passos elementals i l'expressió formal de la llei de velocitat; i (2) fa que la constant de velocitat $k$ augmenti notablement (mai no disminueix).

c. Des d'un punt de vista cinètic, la constant d'equilibri d'una reacció exotèrmica disminueix en augmentar la temperatura.

Solución: Certa

Justificació c: Comportament cinètic de la constant d'equilibri d'una reacció exotèrmica amb la temperatura.

Solución: La constant d'equilibri és $K = k_{\text{dir}} / k_{\text{inv}}$. Per l'equació d'Arrhenius, en augmentar la temperatura ambdues constants augmenten, però l'etapa endotèrmica (la inversa en una reacció exotèrmica, amb major $E_a$) augmenta més ràpidament que la directa ($E_{a,\text{inv}} > E_{a,\text{dir}}$). En créixer més el denominador que el numerador, el quocient $K$ disminueix.

d. La constant de velocitat d'una reacció en fase gasosa depèn únicament de la freqüència de les col·lisions entre molècules de reactius i de l'energia que posseeixen aquestes molècules quan xoquen.

Solución: Falsa

Justificació d: Factors de dependència de la constant de velocitat en fase gasosa segons la teoria de col·lisions.

Solución: Segons la teoria de col·lisions, perquè una col·lisió sigui eficaç no només cal que tingui energia superior a l'energia d'activació ($E \ge E_a$) i freqüència de xocs adequada ($Z$), sinó també una orientació geomètrica o espacial adequada en el moment del xoc, representada pel factor estèric $p$ ($A = pZ$).