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Química 05

2025 IDOYAGA

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QUÍMICA 05 CBC
CÁTEDRA IDOYAGA

Unidad 13: Cinética Química y Equilibrio Químico

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3. El peróxido de hidrógeno ( $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}$ ) es un compuesto oxidante frecuentemente utilizado en solución acuosa como antiséptico. La formulación antiséptica más utilizada tiene una concentración de $3 \% \mathrm{~m} / \mathrm{V}$, pero se rotula como "agua oxigenada 10 volúmenes", pues 1 litro de esta solución produce 10 litros de oxígeno en CNPT. Una desventaja de estas formulaciones es que el peróxido de hidrógeno se descompone con facilidad generando agua $\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right)$ y oxígeno molecular $\left(\mathrm{O}_{2}\right)$, por lo que la concentración de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}$ en la solución disminuye con el tiempo, perdiendo su propiedad antiséptica. $$2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g})$$ Esta reacción tiene una cinética de primer orden y una constante $(\mathrm{k})$ de $0,0410 \mathrm{~min}^{-1}$. Con la finalidad de predecir la pérdida de las propiedades antisépticas de la solución en función del paso del tiempo, se precisa calcular la velocidad con la que se descompone el peróxido de hidrógeno considerando que la concentración de la solución es de 3 %m/V.
b) ¿Qué ocurriría con la velocidad si se aumenta al triple la concentración de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}$ ? ¿y si se aumenta al doble la concentración de $\mathrm{O}_{2}$ ?

Respuesta


Análisis 1: Aumento al triple de la concentración de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}$. La ley de velocidad para esta reacción es $ \text{Velocidad} = k[\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}] $.

Si la concentración de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}$ se triplica (es decir, $3 \cdot [\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}]_{\text{inicial}}$), la nueva velocidad ($v'$) será:

$ v' = k (3 \times [\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}]_{\text{inicial}}) $

$ v' = 3 \times (k [\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}]_{\text{inicial}}) $

$ v' = 3 \times \text{Velocidad}_{\text{inicial}} $
Dado que la reacción es de primer orden con respecto a $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}$, si se aumenta al triple la concentración de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}$, la velocidad de la reacción también se va a triplicar.


Análisis 2: Aumento al doble de la concentración de $\mathrm{O}_{2}$. La ley de velocidad para esta reacción es $ \text{Velocidad} = k[\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}] $.
El $\mathrm{O}_{2}$ es un producto de la reacción, no un reactivo. La ley de velocidad solo incluye las concentraciones de las especies que afectan directamente la velocidad de la reacción (generalmente los reactivos en la etapa limitante).
Dado que el $\mathrm{O}_{2}$ no aparece en la ley de velocidad, un cambio en su concentración no va a afectar la velocidad de la reacción de descomposición del $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}$ (la velocidad de la reacción directa).
Si se aumenta al doble la concentración de $\mathrm{O}_{2}$, la velocidad de la reacción no cambia, ya que el $\mathrm{O}_{2}$ es un producto y no influye en la velocidad de la reacción directa de descomposición del peróxido de hidrógeno.
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