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La cinética química estudia con qué rapidez transcurren las reacciones y qué mecanismo microscópico las gobierna: define la velocidad de reacción, la formula mediante la ley diferencial de velocidad y los órdenes, y la explica con la teoría de colisiones y la del estado de transición. Pertenece al Bloque B (« La transformación química ») del currículo de Química de 2.º de Bachillerato (RD 243/2022) y es contenido plenamente evaluable en la fase de acceso de la Selectividad/PAU. Articula la energía de activación y la ecuación de Arrhenius con el efecto de la concentración, la temperatura, el grado de división y, muy especialmente, los catalizadores y su importancia industrial.
4seccionesca. 21min de lectura3competenciasNivelEstándar 3 · Profundización 1Revisado · 06/2026
nivel básico
En la fase de acceso (obligatoria) se exige dominar el concepto y el cálculo de velocidad de reacción, deducir el orden y la ley de velocidad a partir de datos de velocidades iniciales, e interpretar cualitativamente los factores y el efecto del catalizador sobre la energía de activación.
nivel avanzado
Como materia de modalidad, se profundiza en el tratamiento cuantitativo de la ecuación de Arrhenius (cálculo de Ea a partir de dos temperaturas) y en la distinción rigurosa entre catálisis homogénea, heterogénea y enzimática, conectando con la termodinámica (un catalizador no altera ΔH ni la constante de equilibrio).
Lesetiefe: En profundidad
Schriftgröße: Standard
Velocidad de reacción única
Para aA + bB \to cC + dD; el signo negativo en los reactivos hace que la velocidad sea siempre positiva.
Ley diferencial de velocidad
m y n son los órdenes parciales (experimentales); m + n es el orden total; k es la constante cinética.
Período de semirreacción (primer orden)
En una reacción de primer orden el tiempo de semirreacción es constante e independiente de la concentración inicial.
Para A + B → productos se miden, a 25 ºC, las velocidades iniciales: Exp.1: [A]₀=0,10 M, [B]₀=0,10 M, v=2,0·10⁻³ M·s⁻¹; Exp.2: [A]₀=0,20 M, [B]₀=0,10 M, v=8,0·10⁻³ M·s⁻¹; Exp.3: [A]₀=0,10 M, [B]₀=0,20 M, v=4,0·10⁻³ M·s⁻¹. Halla los órdenes parciales, el orden total, la ley de velocidad y la constante k.
Entre el experimento 2 y el 1 solo cambia [A] (se dobla) y [B] es constante. La velocidad pasa de 2,0·10⁻³ a 8,0·10⁻³, es decir, se multiplica por 4. Como 2^m = 4, el orden respecto de A es m = 2.
Entre el experimento 3 y el 1 solo cambia [B] (se dobla) y [A] es constante. La velocidad pasa de 2,0·10⁻³ a 4,0·10⁻³, es decir, se duplica. Como 2^n = 2, el orden respecto de B es n = 1.
La ley de velocidad es v = k·[A]²·[B]; el orden total es la suma de los parciales: 2 + 1 = 3.
Despejamos k de cualquier experimento (Exp.1): k = v / ([A]²·[B]) = 2,0·10⁻³ / (0,10²·0,10) = 2,0·10⁻³ / 1,0·10⁻³ = 2,0. Las unidades, para que v resulte en M·s⁻¹ con orden total 3, son M⁻²·s⁻¹.
Resultado: Orden respecto de A = 2; orden respecto de B = 1; orden total = 3. Ley de velocidad: v = k·[A]²·[B], con k = 2,0 M⁻²·s⁻¹.
Errores frecuentes
Repaso activo
Para la reacción 2 NO(g) + O₂(g) → 2 NO₂(g) se obtienen, a temperatura constante, las velocidades iniciales: (1) [NO]₀ = 0,010 M, [O₂]₀ = 0,010 M → v = 2,5·10⁻³ M·s⁻¹; (2) [NO]₀ = 0,020 M, [O₂]₀ = 0,010 M → v = 1,0·10⁻² M·s⁻¹; (3) [NO]₀ = 0,010 M, [O₂]₀ = 0,020 M → v = 5,0·10⁻³ M·s⁻¹. Determina los órdenes parciales, el orden total, la ley de velocidad, y calcula k con sus unidades.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Teoría de colisiones: orientación favorable frente a desfavorable
Relación entre las energías de activación
Permite obtener la barrera de la reacción inversa a partir de la directa y de la entalpía de reacción.
Una reacción presenta una energía de activación directa de 90 kJ/mol y libera 60 kJ/mol (ΔH = −60 kJ/mol). Indica si es exotérmica o endotérmica, calcula la energía de activación de la reacción inversa y razona si la reacción inversa será más o menos lenta que la directa (a igual temperatura y sin catalizador).
Como ΔH = −60 kJ/mol < 0, la reacción libera energía: es exotérmica. En el diagrama, los productos quedan 60 kJ/mol por debajo de los reactivos.
La barrera de la reacción inversa se mide desde los productos hasta el mismo máximo (complejo activado): Ea(inversa) = Ea(directa) − ΔH = 90 − (−60) = 150 kJ/mol.
La reacción inversa tiene una barrera mayor (150 kJ/mol frente a 90 kJ/mol). A igual temperatura, una Ea más alta implica que una fracción menor de colisiones supera el umbral, por lo que la reacción inversa será más lenta que la directa.
Resultado: La reacción es exotérmica; la energía de activación de la reacción inversa es 150 kJ/mol y, por tener mayor barrera, la reacción inversa es más lenta que la directa.
Errores frecuentes
Repaso activo
Dada una reacción exotérmica con ΔH = −60 kJ/mol y una energía de activación directa Ea(directa) = 90 kJ/mol, dibuja el diagrama de energía, sitúa el complejo activado y calcula la energía de activación de la reacción inversa.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)
Distribución de energías (Maxwell-Boltzmann) y efecto de la temperatura
Ecuación de Arrhenius
A es el factor de frecuencia, Ea la energía de activación, R = 8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹ y T la temperatura absoluta.
Forma lineal de Arrhenius
Representando ln k frente a 1/T se obtiene una recta de pendiente -Ea/R y ordenada en el origen ln A.
Forma de dos puntos
Permite calcular Ea a partir de k a dos temperaturas; las temperaturas en kelvin.
La constante de velocidad de una reacción es k₁ = 3,0·10⁻³ s⁻¹ a T₁ = 298 K y k₂ = 5,8·10⁻³ s⁻¹ a T₂ = 308 K. Calcula la energía de activación, en kJ/mol. (R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹.)
Partimos de ln(k₂/k₁) = (Ea/R)·(1/T₁ − 1/T₂), con las temperaturas en kelvin.
Calculamos el primer miembro: k₂/k₁ = 5,8·10⁻³ / 3,0·10⁻³ = 1,933, y ln(1,933) = 0,659.
Calculamos 1/T₁ − 1/T₂ = 1/298 − 1/308 = 3,3557·10⁻³ − 3,2468·10⁻³ = 1,089·10⁻⁴ K⁻¹.
Ea = R·ln(k₂/k₁) / (1/T₁ − 1/T₂) = 8,314·0,659 / 1,089·10⁻⁴ = 5,479 / 1,089·10⁻⁴ ≈ 5,03·10⁴ J/mol = 50,3 kJ/mol.
Resultado: La energía de activación de la reacción es Ea ≈ 50,3 kJ/mol.
Errores frecuentes
Repaso activo
La constante de velocidad de cierta reacción vale k₁ = 1,2·10⁻² s⁻¹ a 300 K y k₂ = 9,6·10⁻² s⁻¹ a 330 K. Calcula la energía de activación (en kJ/mol) y el factor preexponencial A.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Catálisis heterogénea: adsorción de reactivos sobre la superficie del sólido
Efecto del catalizador
El catalizador rebaja la energía de activación (barrera directa e inversa por igual), aumentando la velocidad sin cambiar ΔH ni la constante de equilibrio.
Para la reacción en fase gaseosa 2 SO₂(g) + O₂(g) → 2 SO₃(g), de ley de velocidad v = k·[SO₂]²·[O₂], razona qué le ocurre a la velocidad inicial si: (a) se duplica la concentración de SO₂ manteniendo la de O₂; (b) se eleva la temperatura; (c) se añade un catalizador de óxido de vanadio(V). ¿De qué tipo de catálisis se trata en (c)?
El SO₂ entra al cuadrado en la ley de velocidad. Al duplicar [SO₂], el factor [SO₂]² se multiplica por 2² = 4. Como [O₂] no cambia, la velocidad inicial se multiplica por 4.
Según Arrhenius, al aumentar T crece exponencialmente la fracción de colisiones con energía ≥ Ea, de modo que k aumenta y la velocidad crece de forma acusada (mucho más que por el simple aumento de la frecuencia de choques).
El V₂O₅ ofrece una ruta de menor energía de activación, por lo que aumenta la velocidad sin alterar ΔH ni la constante de equilibrio. Como el catalizador es un sólido y los reactivos son gases (fases distintas), se trata de catálisis heterogénea (es, de hecho, el catalizador del proceso de contacto para fabricar ácido sulfúrico).
Resultado: (a) La velocidad se multiplica por 4; (b) la velocidad aumenta de forma acusada por el incremento exponencial de k con T; (c) la velocidad aumenta por una ruta de menor Ea, sin cambiar ΔH ni Keq, mediante catálisis heterogénea.
Errores frecuentes
Repaso activo
Justifica, usando la teoría de colisiones, por qué (a) una pastilla efervescente se disuelve más rápido triturada que entera, y (b) la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno es mucho más rápida en presencia de la enzima catalasa. Indica qué tipo de catálisis interviene en (b) y si la catalasa modifica el ΔH de la reacción.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 534/2024 — Prueba de Acceso a la Universidad (PAU) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Referencias y fuentes
Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)
Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob