3.º de ESORuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Interpretar cualitativamente la rapidez de reacción mediante colisiones eficaces.
- Predecir el efecto de temperatura, concentración y superficie manteniendo controles.
- Explicar la función de un catalizador sin tratarlo como reactivo consumido.
Antes de empezar
- Reconocer reactivos y productos.
- Distinguir variable y control.
- Interpretar modelos de partículas.
Rapidez no es cantidad final
La velocidad de reacción indica cuánto cambia la cantidad de reactivo o producto por unidad de tiempo. Una reacción rápida no produce necesariamente más producto final.
Para comparar dos pruebas debe cambiarse un solo factor relevante y mantenerse constantes masa, volumen, sustancia y forma de medir.
Colisión eficaz
- Colisión eficaz
- Encuentro entre partículas con energía suficiente y orientación adecuada para que ocurra la reorganización química. No toda colisión conduce a productos.
Tres factores frecuentes
Una temperatura mayor suele aumentar la frecuencia y energía de las colisiones. Una concentración mayor reúne más partículas reactivas por volumen. Dividir un sólido expone más superficie al contacto.
Son predicciones condicionadas: se comparan la misma reacción y condiciones equivalentes salvo el factor estudiado.
Diseñar una comparación
- Formula qué factor vas a cambiar.
- Define una medida de rapidez: tiempo hasta una señal o producto por tiempo.
- Mantén iguales las demás variables.
- Repite y registra incertidumbre.
- Concluye solo para las condiciones ensayadas.
Pastilla entera o triturada
Dos masas iguales de la misma pastilla reaccionan en igual volumen de agua a la misma temperatura.
- La triturada presenta mayor superficie expuesta.
- Más zona de contacto permite más colisiones por unidad de tiempo.
- Se espera mayor rapidez inicial, no mayor masa total de productos por ese motivo.
La pastilla triturada reacciona más deprisa si las demás condiciones se mantienen.
El catalizador no es un espectador inerte
Nunca participa en ningún paso y queda intacto en todo instante.
Ofrece una ruta alternativa y se regenera en el balance global.
Puede intervenir en etapas intermedias, pero no se consume netamente. Acelera la llegada al equilibrio; no convierte por sí solo una reacción imposible en otra sustancia.
Qué debes conservar
- La rapidez se mide respecto al tiempo.
- Temperatura, concentración y superficie pueden modificarla.
- Una comparación justa cambia un factor.
- Un catalizador se regenera globalmente.
Colisiones eficacesPrueba otro caso
En el modelo de choques para una reacción entre partículas, ¿qué idea relaciona los efectos de temperatura, concentración, superficie y catalizador?
En una reacción entre partículas en disolución que se acelera al aumentar la concentración, con temperatura constante, ¿qué explica el modelo de choques?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: El aumento del número de encuentros eficaces por unidad de tiempo — Concentración y superficie pueden aumentar los encuentros; elevar la temperatura aumenta la proporción con energía suficiente. Un catalizador ofrece un mecanismo con menor barrera energética. En este modelo, esas vías pueden aumentar los encuentros que culminan en reacción.
Concentración y superficie pueden aumentar los encuentros; elevar la temperatura aumenta la proporción con energía suficiente. Un catalizador ofrece un mecanismo con menor barrera energética. En este modelo, esas vías pueden aumentar los encuentros que culminan en reacción.
Respuesta: Porque hay más encuentros entre partículas por unidad de volumen y tiempo — Una mayor concentración ofrece más partículas en el mismo volumen y puede aumentar la frecuencia de encuentros. Para reaccionar, los choques también deben tener energía y orientación adecuadas. El efecto de concentración no es idéntico en todas las leyes de velocidad.
Una mayor concentración ofrece más partículas en el mismo volumen y puede aumentar la frecuencia de encuentros. Para reaccionar, los choques también deben tener energía y orientación adecuadas. El efecto de concentración no es idéntico en todas las leyes de velocidad.
Cambiar una variable cada vezPrueba otro caso
Se quiere demostrar que la concentración influye en la velocidad. ¿Cómo hay que diseñar el experimento?
Un alumno quiere demostrar que la temperatura acelera una reacción. Usa mármol en polvo con ácido caliente y mármol entero con ácido frío. ¿Vale el experimento?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Igual temperatura y sólido, distinta concentración — El control de otras variables permite estudiar la influencia de la concentración.
Un solo ensayo no demuestra nada, porque no hay con qué comparar. Y si se cambian dos cosas, el resultado no dice cuál fue la responsable. La única manera de que un experimento pruebe algo es dejar todo igual menos lo que se quiere estudiar.
Respuesta: No: cambian temperatura y superficie — Los dos factores podrían explicar la diferencia de velocidad.
Los dos factores empujan en el mismo sentido, y por eso el resultado no separa sus efectos: podría ser la temperatura, la superficie o las dos. Para demostrar lo de la temperatura habría que usar el mármol igual de troceado en los dos.
Ruta alternativa y regeneraciónPrueba otro caso
En el balance global de una reacción catalizada ideal, sin degradación ni envenenamiento, ¿qué ocurre con el catalizador?
El catalizador de los coches transforma gases contaminantes en otros menos dañinos. ¿Por qué dura años sin reponerse?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Se regenera y no se consume en el balance global — El catalizador participa en etapas del mecanismo y se regenera, por lo que no se consume en la ecuación global ideal. En un proceso real puede perder actividad por degradación o envenenamiento; no tiene por qué permanecer intacto indefinidamente.
El catalizador participa en etapas del mecanismo y se regenera, por lo que no se consume en la ecuación global ideal. En un proceso real puede perder actividad por degradación o envenenamiento; no tiene por qué permanecer intacto indefinidamente.
Respuesta: Porque no se consume en la reacción que acelera — Se regenera en la reacción aunque pueda perder eficacia por otras causas.
Es la propiedad que define a un catalizador vista en un caso real. Los catalizadores de coche acaban perdiendo eficacia por otras razones —se ensucian o se envenenan con impurezas—, pero no porque se gasten en la reacción.
Comparación controlada
Diseña dos ensayos para comprobar el efecto de la superficie de un sólido sobre la rapidez e indica qué papel tendría un catalizador.
Solución accesible sin interacción
- Demuestra que puedes interpretar cualitativamente la rapidez de reacción mediante colisiones eficaces.
- Demuestra que puedes predecir el efecto de temperatura, concentración y superficie manteniendo controles.
- Demuestra que puedes explicar la función de un catalizador sin tratarlo como reactivo consumido.
Respuesta: Misma sustancia, masa, concentración, volumen y temperatura; cambia solo sólido entero frente a triturado. Un catalizador ofrece otra ruta y se regenera globalmente.
El control permite atribuir el cambio a la superficie; el catalizador altera la ruta, no el balance material final.
Compruébalo ahora
En la imagen, identifica la variable independiente y tres controles necesarios.
Ver solución explicada
Respuesta: Independiente: grado de división. Controles: masa de pastilla, volumen de agua y temperatura; también deben coincidir sustancia y forma de medir.
Solo así la diferencia de rapidez puede atribuirse razonablemente a la superficie expuesta.
¿Por qué suele aumentar la rapidez al elevar la temperatura de los mismos reactivos?
- Porque hay más colisiones eficaces por unidad de tiempo
- Porque aparecen átomos nuevos
- Porque la masa deja de conservarse
Ver solución explicada
Respuesta: Porque hay más colisiones eficaces por unidad de tiempo
Aumenta la energía cinética media y una fracción mayor de encuentros puede superar la barrera energética.
¿Qué afirmación describe mejor un catalizador?
- Se consume por completo
- Ofrece otra ruta y se regenera globalmente
- Aumenta siempre la cantidad final de producto
Ver solución explicada
Respuesta: Ofrece otra ruta y se regenera globalmente
Puede participar en etapas, pero reaparece en el balance global y modifica la rapidez, no la conservación de masa.
Alineación curricular y fuentes
- Física y Química, saberes básicos de primero a tercer curso, bloque E: factores que afectan a las reacciones y predicción cualitativa de su evolución. · Real Decreto 217/2022, currículo básico de ESO
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Practicar esto: Qué hace que una reacción vaya más deprisaLas fuerzas y las tres leyes de NewtonQué ocurre en una reacción químicaLa ley de conservación de la masa