Velocidad de reacción: modelo de choques (concentración, temperatura, catalizador, superficie)
QuímicaCinética y equilibrioEdades 15–16
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Las partículas del gas A chocan con el sólido B (en bloque o en polvo); solo los choques con energía de activación suficiente forman el producto C. La gráfica de partículas de C frente al tiempo conserva la curva de la ejecución anterior para que compares al aumentar la concentración de A, subir la temperatura (Arrhenius, regla de van 't Hoff), añadir un catalizador o triturar B hasta hacerlo polvo; la velocidad media y la probabilidad de choque eficaz se actualizan en tiempo real. Dos vistas más muestran la distribución de energía de Maxwell–Boltzmann con una línea de Ea móvil (la fracción sombreada con E ≥ Ea a dos temperaturas, con o sin catalizador) y una gráfica de Arrhenius de ln k frente a 1/T para hallar Ea a partir de la pendiente.
Lección: Factores que afectan a la velocidad de reacción
Qué muestra
La teoría de choques explica la velocidad de reacción: las partículas deben chocar, y solo los choques con al menos la energía de activación Ea dan productos. Más concentración hace los choques más frecuentes, pulverizar un sólido expone más superficie y un catalizador ofrece un camino con menor Ea. La vista Distribución de energía muestra el efecto de la temperatura: la curva de Maxwell–Boltzmann se aplana y se extiende a energías mayores con la misma área, y la fracción con E ≥ Ea sube mucho. La vista Gráfica de Arrhenius lo enlaza con k = A·e^(−Ea/RT) y halla Ea con la pendiente de ln k frente a 1/T.
Cómo usarla
En Partículas, ejecuta los valores predeterminados, pulsa Restablecer (conservar curva) y cambia un factor, como T +10 °C o el catalizador, para comparar la pendiente con la curva gris. En Distribución de energía, mueve el control de Ea o arrastra sobre la gráfica, marca Comparar con T₂ y compara las fracciones sombreadas. En Gráfica de Arrhenius, pulsa Medir k a T a varias temperaturas y lee Ea en la recta de mejor ajuste.
Parámetros que puedes cambiar
- Número de partículas de A (concentración) 10–80 partículas
- Temperatura 0–100 °C
- Con catalizador
- Forma del sólido B Bloque (poca superficie), Polvo (mucha superficie)
- Vista Partículas, Distribución de energía de Maxwell–Boltzmann, Gráfica de Arrhenius (ln k frente a 1/T)
- Energía de activación Ea (sin catalizador) 10–100 kJ/mol
- Temperatura de comparación T₂ 0–500 °C
- Dibujar también la curva a T₂
Preguntas para explorar
- ¿Por qué el carbón en polvo arde mucho más rápido que un trozo de carbón de la misma masa?
- Subir la temperatura aumenta la velocidad por dos razones. ¿Cuáles son y cuál pesa más?
- ¿Se consume el catalizador en la reacción y cómo acelera la formación de C?
Ideas para la clase
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