CONSTANTES DE EQUILIBRIO Y CINÉTICA. DIFERENCIA
Summary
TLDREn este video educativo, se aborda una de las confusiones más comunes entre estudiantes de química: la diferencia entre la constante de equilibrio y la constante cinética. Se explica que, aunque ambas constantes están involucradas en procesos químicos, son conceptos distintos y no se pueden deducir uno del otro. La constante cinética está relacionada con la velocidad de la reacción y la energía de activación, mientras que la constante de equilibrio se refiere a la relación de concentraciones en un estado de equilibrio y está conectada con la termodinámica. El video también aclaran errores comunes en la interpretación de estas constantes y resalta la importancia de entender estas diferencias para evitar confusiones en el estudio avanzado de la química.
Takeaways
- 🧪 La constante de equilibrio y la constante cinética son dos conceptos distintos en química que a menudo confunden a los estudiantes.
- 📈 La gráfica de una reacción química muestra cómo las concentraciones de los reactivos y productos cambian con el tiempo hasta alcanzar un equilibrio.
- ⏱ La ecuación cinética describe la velocidad de una reacción y está relacionada con las concentraciones de los reactivos elevadas a ciertos exponentes.
- ⚖️ La constante de equilibrio se refiere a las concentraciones de los reactivos y productos una vez alcanzado el estado de equilibrio.
- 🔄 Se confunde a veces al pensar que la constante de equilibrio se puede derivar de las constantes cinéticas, lo cual es incorrecto.
- 📚 Es importante entender que las constantes cinéticas y de equilibrio tienen orígenes y estudios distintos, y no se pueden deducir unas de otras.
- 🔄 La constante cinética está relacionada con el estado de transición y la energía de activación, mientras que la constante de equilibrio está vinculada con aspectos termodinámicos.
- ❌ Una deducción comúnmente incorrecta es que la constante de equilibrio es igual a la constante directa dividida por la constante inversa.
- 📉 La ecuación de Van't Hoff y la ecuación de Arrhenius son herramientas utilizadas para entender la relación entre la energía de activación y la entalpía estándar, pero no deben confundirse con la constante de equilibrio.
- ⚠️ La confusión entre estas constantes puede llevar a errores en cálculos, como obtener una energía de activación negativa, lo que no tiene sentido en un perfil de reacción.
- 👨🏫 El objetivo del script es aclarar la diferencia entre la constante cinética y la constante de equilibrio, y enfatizar la importancia de entender ambos conceptos para evitar confusiones en la química avanzada.
Q & A
¿Qué es la constante de equilibrio y cómo se diferencia de la constante cinética?
-La constante de equilibrio es una medida de la tendencia de una reacción química a alcanzar un estado de equilibrio, expresada en función de las concentraciones de los productos y reactivos en ese punto. Se diferencia de la constante cinética, que describe la velocidad a la que se lleva a cabo la reacción y está relacionada con la energía de activación y la frecuencia de colisión molecular.
¿Por qué a menudo se confunden la constante de equilibrio y la constante cinética?
-Se confunden porque ambas constantes están involucradas en procesos químicos y a veces se representan en gráficos o ecuaciones de manera similar. Sin embargo, son conceptos distintos que describen aspectos diferentes de una reacción química.
¿Cómo se representa gráficamente la evolución de una reacción química en función del tiempo?
-Se representa el tiempo en el eje X y las concentraciones de los reactivos y productos en el eje Y. Conforme avanza la reacción, las concentraciones de los reactivos disminuyen y las de los productos aumentan hasta alcanzar un punto en que se mantienen constantes, indicando el estado de equilibrio.
¿Qué es la ecuación cinética y cómo se relaciona con la constante cinética?
-La ecuación cinética es una expresión matemática que relaciona la velocidad de una reacción química con las concentraciones de los reactivos y productos, elevadas a ciertos exponentes. La constante cinética es un coeficiente en esta ecuación que indica la velocidad intrínseca de la reacción.
¿Cómo se define la constante de equilibrio en función de las concentraciones de los reactivos y productos?
-La constante de equilibrio se define como el cociente de las concentraciones de los productos, elevadas a los exponentes correspondientes a sus coeficientes en la reacción, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos, también elevadas a sus exponentes correspondientes.
¿Por qué no es correcto deducir la constante de equilibrio a partir de las constantes cinéticas?
-No es correcto porque la constante de equilibrio está relacionada con la termodinámica y describe el estado final de equilibrio de la reacción, mientras que las constantes cinéticas están relacionadas con la velocidad a la que ocurren las reacciones y dependen de la energía de activación y la frecuencia de colisión.
¿Qué es la ecuación de Arrhenius y cómo se relaciona con la constante cinética?
-La ecuación de Arrhenius establece que la velocidad de una reacción química está dada por la constante cinética multiplicada por una función de activación que depende de la temperatura. Esta ecuación permite calcular cómo la velocidad de la reacción cambia con la temperatura.
¿Cómo se relaciona la energía de activación con la constante cinética y la ecuación de Arrhenius?
-La energía de activación es un concepto fundamental en la ecuación de Arrhenius, donde se establece que la constante cinética es proporcional a una función exponencial que depende de la energía de activación y la temperatura. Cuanto mayor sea la energía de activación, menor será la velocidad de la reacción a temperaturas más bajas.
¿Qué es la ecuación de Van't Hoff y cómo se relaciona con la constante de equilibrio?
-La ecuación de Van't Hoff establece una relación entre el cambio en la constante de equilibrio y el cambio de temperatura. Se utiliza para determinar cómo la posición del equilibrio de una reacción química se ve afectada por cambios en la temperatura.
¿Por qué es importante distinguir entre la constante de equilibrio y la constante cinética en química?
-Es importante distinguir entre ellas porque cada una describe diferentes aspectos de la reacción química. La constante de equilibrio nos dice cuál es la distribución de productos y reactivos en el equilibrio, mientras que la constante cinética nos informa sobre la rapidez con la que se alcanza ese equilibrio. No entender estas diferencias puede llevar a confusiones y errores en la interpretación de resultados experimentales.
Outlines
🧪 Diferenciación entre constante de equilibrio y constante cinética
El primer párrafo del guion de video se enfoca en aclarar la confusión entre la constante de equilibrio y la constante cinética en química. Se describe cómo a menudo se representan las concentraciones de reactivos y productos en una gráfica temporal y cómo se deduce la ecuación cinética de la velocidad, que es igual a una constante multiplicada por las concentraciones de los reactivos elevadas a ciertos exponentes. Se enfatiza que la constante de equilibrio se refiere a las concentraciones una vez alcandado el estado de equilibrio, y se muestra la forma incorrecta de deducir la constante de equilibrio a partir de las constantes cinéticas, lo cual es una práctica errónea y confusa.
🔍 Explicación sobre la constante de equilibrio y sus coeficientes
El segundo párrafo profundiza en la diferencia entre las constantes cinéticas y la constante de equilibrio, destacando que los coeficientes en la ecuación de equilibrio son conocidos y están relacionados con los coeficientes estoequilímetros, mientras que en la ecuación cinética, los exponentes pueden variar y dependen del estado de transición y de la molécula. Se ilustra cómo se llega a la ecuación de equilibrio partiendo de las ecuaciones de velocidad directa e inversa, y se señala que la deducción incorrecta de la constante de equilibrio a partir de las constantes cinéticas puede llevar a malentendidos y errores en la interpretación de los coeficientes.
📚 Importancia de comprender la diferencia entre cinética y termodinámica
El tercer párrafo finaliza el video enfatizando la importancia de distinguir entre las constantes cinéticas y termodinámicas. Se menciona que no se debe deducir una constante a partir de la otra, ya que están relacionadas con aspectos distintos de la reacción química: la cinética con la velocidad y el estado de transición, y la termodinámica con la energía libre, la entalpía y el desplazamiento de equilibrio. Además, se señala que la falta de comprensión de estas diferencias puede llevar a confusiones y errores en la interpretación de ecuaciones como la de Arrhenius y la de Van 't Hoff, y se anima a los estudiantes a realizar preguntas si tienen dudas.
Mindmap
Keywords
💡Constante de equilibrio
💡Constante cinética
💡Velocidad de la reacción
💡Estado de equilibrio
💡Ecuación cinética
💡Energía de activación
💡Molecularidad
💡Ecuación de Arrhenius
💡Ecuación de Van't Hoff
💡Esterilométricas
Highlights
La diferencia entre la constante de equilibrio y la constante cinética en química.
La constante de equilibrio y la constante cinética no están relacionadas entre sí.
Representación gráfica de una reacción química con el tiempo y las concentraciones de los reactivos y productos.
Ecuación cinética que describe la velocidad de una reacción química.
La constante de equilibrio se expresa en función de las concentraciones una vez alcanzado el estado de equilibrio.
La confusión común sobre la relación entre las constantes de equilibrio y cinética.
La constante de equilibrio no se reduce a partir de las constantes de velocidad.
La diferencia entre los coeficientes en las ecuaciones cinéticas y la constante de equilibrio.
El equilibrio se alcanza cuando la velocidad directa de la reacción es igual a la velocidad inversa.
La constante de equilibrio se relaciona con aspectos termodinámicos, mientras que la cinética con la energía de activación y la velocidad.
La ecuación de velocidad es válida hasta que no se alcanza el estado de equilibrio.
La ecuación de Arrhenius y su relación con la energía de activación.
La ecuación de Van't Hoff y cómo se relaciona con la entalpía estándar de la reacción.
La importancia de comprender la diferencia entre las constantes cinética y de equilibrio para evitar confusiones en la química avanzada.
La demostración incorrecta de la relación entre la ecuación de Arrhenius y la ecuación de Van't Hoff.
La energía de activación siempre es un valor positivo en el perfil de una reacción química.
La importancia de entender los conceptos básicos para evitar errores en la interpretación de ecuaciones químicas.
Transcripts
[Música]
muy buenas alumnos aquí hablando una vez
más para hablar de química y en la clase
de hoy vamos a resolver una duda que
crea muchas confusiones generalmente
entre los estudiantes vamos a
diferenciar entre la constante de
equilibrio y la constante cinética o
constante de velocidad son dos
constantes que entran dentro de la
química pero no tienen nada que ver la
una con la otra aunque muchas veces lo
pueda parecer y eso es lo que vamos a
ver en el vídeo de hoy bien pues ya
estamos en frente del título que
obstante es de equilibrio de velocidad y
antes de continuar hoy me gustaría que
tuvierais claros los conceptos
previamente así que ahí arriba a la
derecha os dejo las etiquetas que os
llevan a los vídeos correspondientes y
voy a empezar por el principio por la
parte que suele confundir a la gente
normalmente cuando se dibuja el perfil
de una reacción química se suele
representar de la siguiente manera el
tiempo en el eje x y arriba las
distintas concentraciones imaginaos que
tuviéramos la siguiente reacción
más ve para darse
más de pues en esta gráfica se
representarían las concentraciones de la
concentración debe de concentración de
concentración de de donde las
concentraciones de a&b van bajando
podríamos dibujarlo así y las
concentraciones de ceyd van subiendo que
lo podríamos dibujar así
hasta llegar a un punto donde se
mantiene constante como veis esta es una
gráfica que depende del tiempo entonces
de aquí se puede deducir la ecuación
cinética de la velocidad que sería que
la velocidad es igual a una constante
por las distintas concentraciones de los
reactivos elevados a distintos
coeficientes es decir concentración de
ha elevado a alfa por concentración de b
elevado a beta y esta ecuación va a ser
válida para todo este intervalo de aquí
hasta el punto en el que se mantiene
constante es decir la velocidad de la
reacción nos va a determinar las
distintas concentraciones en el distinto
rango de tiempo que está entre este
punto y este punto sin embargo la
constante de equilibrio generalmente se
expresa en función de estas
concentraciones que tenemos una vez que
ya ha llegado a un estado de equilibrio
como el nombre dice aquí tuviéramos
concentración de ce concentración de de
aquí concentración de a y concentración
de b en ese punto nuestra constante de
equilibrio sería
concentración de ce elevado a 1 porque
el coeficiente aquí es una concentración
de de elevado a 1 dividido entre
concentración de a por concentración de
b ya que todos los coeficientes aquí son
1 bien y donde surge generalmente la
confusión es que muchas veces los
profesores incluso he visto libros que
lo explican de esta manera representan
que la constante de equilibrio se reduce
a partir de las distintas constantes de
velocidad la constante de velocidad
cinética hacia este lado y la constante
de velocidad hacia el otro lado dividen
la 1 entre la otra y obtienen
precisamente la constante de equilibrio
es decir diríamos que partiendo de esta
ecuación la constante de equilibrio
sería igual a k menos 1 / k pero esto
además de ser una deducción incorrecta
es una deducción que confunde y vamos a
ver por qué es incorrecta vamos a
ahorrar un poco la gráfica y voy a hacer
aquí las ecuaciones de otra manera un
poquito más clara muy bien esta sería
nuestra ecuación de acuerdo vamos a
partir del primer caso en el cual
nosotros teníamos la misma ecuación que
antes que sería un moldeado
para dar un molde cee y un molde de la
constante de equilibrio de esta reacción
sería la siguiente la concentración de
ce elevado a 1 por la concentración de d
elevado a 1 entre la concentración de a
elevado a 1 por la concentración de b
elevado a 1 bien ahora vamos a escribir
aquí las ecuaciones de las constantes
cinéticas hacia un lado y hacia el otro
primero la constante normal y luego la
de la reacción inversa la ecuación de
velocidad en esta dirección sería la
constante por la concentración de ha
elevado a alfa por la concentración de b
elevado a beta y como ya todos sabemos
alfa y beta en esta ecuación no tiene
por qué ser el coeficiente éste
kilométrico ya que esto depende de la
molecular y that de la reacción y de
cuántas moléculas participen en el
estado de transición ahora vamos a
escribir la ecuación de velocidad
inversa que sería velocidad menos 1
vamos a decir que sería la constante de
velocidad inversa
la concentración de ce ^ gamma por la
concentración de d
^ delta de nuevo gamma y delta no tienen
por qué ser los coeficientes este
kilométricos porque volvemos a hablar
del estado de transición y de la
molecular y that según las moléculas que
interfieran en ese estado de transición
estos números serán uno u otro
entonces según lo que os he dicho antes
el equilibrio se alcanza cuando esta
velocidad es igual a ésta entonces la
constante por la concentración de ha
elevado a alfa por la concentración de b
elevado a beta ha de ser igual a la
constante menos 1 por la concentración
de c elevado a gamma por la
concentración de c desde perdón elevado
a dell entonces ahora vamos a pasar
destaca dividiendo hacia este lado y
estas concentraciones dividiendo hacia
el otro nos quedaría esta ecuación que
estáis viendo aquí la constante directa
entre la constante inversa va a ser
igual al producto de las concentraciones
elevado a los coeficientes
correspondientes y dividido entre los
productos de las concentraciones elevado
a sus coeficientes correspondientes
vamos a comparar esta ecuación con
fijaos aquí tenemos el cociente de las
dos ecuaciones cinética si aquí tenemos
la constante de equilibrio como tal que
pasa fijaos que cuando tenemos el
coeficiente de las velocidades tenemos
unos exponentes que no sabemos qué valor
tienen mientras que aquí en la constante
de equilibrio si lo sabemos
perfectamente el coeficiente del c va a
ser 1 el coeficiente del d va a ser 1 el
coeficiente de la va a ser 1 y el
coeficiente del b va a ser 1 porque
depende exclusivamente de las t
kilométrica de la reacción si nosotros
cambiáramos este 1 por 12 la
concentración debe estaría elevado al
cuadrado si cambiáramos el c perdón el d
por un 3 aquí tendríamos d al cubo sin
embargo aquí en la ecuación de velocidad
en esta deducción incorrecta de la
constante de equilibrio delta y beta no
variarían del mismo modo que varían aquí
porque de nuevo depende del estado de
transición y depende de las moléculas
que haya en él entonces para un caso
ideal en el cual estos coeficientes
con estos pues entonces sí que vamos a
poder comparar esta división con la
constante equilibrio pero no es lo
general y conceptualmente es incorrecto
la constante de equilibrio es una cosa y
las constantes cinética son otra cosa
totalmente diferente entonces voy a
quitar esto ya porque ya sabemos que es
incorrecto y vamos a escribir pues una
ecuación de velocidad normal entonces
aquí tendríamos ahora la constante de
equilibrio y la ecuación de velocidad y
tal y como os he dicho antes esto
describe una reacción química en toda su
extensión volvemos al dibujito de la
gráfica temporal de una reacción si el
azul fueran los reactivos y el verde los
productos
la reacción haría algo tal que así hasta
que se mantuviera constante a partir de
los reactivos y los productos se
formarían hasta mantenerse constantes
bien pues la ecuación de velocidad esta
ecuación de aquí es válida siempre y
cuando no estemos todavía en el estado
de equilibrio en ese punto vamos a tener
una ecuación que va a describir esta
curva de aquí para los productos esta
curva de aquí para los reactivos
mientras que para un estado de
equilibrio un estado en el que las
concentraciones como veis no varían a
partir de aquí es donde entra en juego
esta ecuación es decir esta ecuación de
aquí es cinética está relacionada al
estado de transición a la energía de
activación a la molecular y that y
evidentemente a la velocidad mientras
que esta ecuación de aquí que es la de
la constante de equilibrio está
relacionada más bien aspectos
termodinámicos como la energía libre de
gips la entalpía el desplazamiento de
equilibrio donde ya entramos por ejemplo
en el principio de les ateliers cómo
afecta a la presión la temperatura
entonces como veis son dos conceptos muy
diferentes y no es correcto deducir uno
a partir del otro y esto puede parecer
poco significativo pero si seguimos
avanzando en la química sin tener esto
claro podemos llegar a tener una
confusión muy fuerte sobre todo cuando
estamos en la ecuación de bahnhof y la
ecuación de arrhenius veamos por qué
bien pues aquí estamos en frente de la
ecuación de reviews y la ecuación de
bahnhof y muchas veces se utiliza ésta
para demostrar esta de aquí lo cual es
totalmente incorrecto ya que fijaos que
aquí arriba tenemos la energía de
activación mientras que aquí debajo
tenemos la entalpía estándar de la
reacción de esta demostración se suele
hacer básicamente sacando logaritmos y
lo que se obtiene es logaritmo neperiano
de k es igual al logaritmo neperiano de
a menos la energía de activación partido
por r por 1 entre la temperatura
entonces a partir de aquí se hace una
cada uno a temperatura uno una cada dos
a temperatura dos se divide la una por
la otra y se obtiene esto al fin y al
cabo pero es importante tener claro qué
es lo que es la energía de activación no
es correcto porque aquí lo que tenemos
es la cnrt al pia entonces un problema
que se suele dar mucho con este tipo de
ejercicios es que aquí imágenes que esto
fuera una
esto fuera la equis podríamos tener una
ecuación lineal de modo n - m por equis
vale donde la pendiente sería la energía
de activación por r entonces he llegado
a ver el caso de gente que resuelve esta
ecuación y obtiene un valor negativo
digamos un valor de energía de
activación negativo lo cual no tiene
mucho sentido porque si ya sabemos que
el perfil de una reacción tiene esta
forma imaginaos los productos de partida
aquí el estado de transición y aquí los
productos es todo aquí este salto que es
la energía de activación siempre va a
ser un salto positivo es decir no tiene
mucho sentido que una energía de
activación sea negativa a lo mejor
alguna excepción concreta pero no es lo
normal
entonces ese fallo de dónde viene
básicamente viene de haber resuelto esta
ecuación de aquí en lugar de usando la
constante cinética usando la constante
de equilibrio porque esta ecuación de
aquí la ecuación de bahnhof realmente
viene de esta otra ésta que tenemos aquí
y fijaos que ahora ya tenemos una
constante mayúscula
de equilibrio esto sería nuestra y esto
sería nuestra m
esto sería nuestra equis y esto sería
nuestra n es decir que ahora volvemos a
tener una línea recta y fijaos que ahora
el valor que obtenemos al hallar la
pendiente de esta ecuación sí que puede
ser negativo porque la entalpía si puede
ser negativa o positiva entonces a donde
quiero llegar con esta última parte de
aquí que a lo mejor ha resultado un poco
confusa en general no pretendo que
entendáis del todo bien esto que os he
explicado ahora lo único que quiero que
entendáis es que el no entender el
principio lo que os he estado explicando
puede llevar a confusiones que luego os
pueden dar muchos quebraderos de cabeza
es decir lo importante es entender que
una reacción tiene dos constantes la
cinética y la de equilibrio y que no
tienen nada que ver la una con la otra
las cinéticas tenían su manera de
deducirse su procedencia sus estudios y
las constantes de equilibrio tienen
otros estudios totalmente diferentes que
están relacionados siempre con la
termodinámica entonces básicamente mi
objetivo era
que os quedase clara la diferencia entre
la constante cinética una constante de
equilibrio y que entendáis que no se
puede deducir la una a partir de la otra
y que a la hora de trabajar con ellas se
tienen que trabajar por separado así que
nada alumnos hasta que queda este vídeo
de hoy yo espero que haya quedado claro
lo que os he dicho espero que hayáis
entendido bien esa diferencia entre
cinética y termodinámica y nada que nos
vemos en el próximo vídeo si tenéis
cualquier duda evidentemente podéis
ponérmelo en comentarios en twitter o
facebook nos vemos en el siguiente vídeo
y a disfrutar de la ciencia en su máximo
esplendor
pues
[Música]
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