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QUÍMICA 2

Cap. 2.4: Cinética Química. Temperatura y velocidad: Teoría de colisiones. Energía de activación. Complejo activado. Ecuación de Arrhenius. Catálisis: Catálisis heterogénea, homogénea, enzimática.

Mg. Luis Angeles Villón

Teoría de las colisiones

Colisión (choque) eficaz Productos (hay reacción)

Colisión (choque) NO eficaz Reactivos (no hay reacción)

I

I

H

H

Colisión

I

I

I

I

H

H

H

H

I

I

H

H

I

I

H

H

I2 + H2

HI

+

HI

I2 + H2

Veamos la reacción de formación del HI a partir de I2 e H2

Además del choque adecuado las moléculas tienen que tener una energía suficiente, esta energía mínima se denomina energía de activación.

2

Energía

de activación

Transcurso de la reacción

Complejo

activado

Reactivos

H<0

Energía

de activación

Transcurso de la reacción

Complejo

activado

Reactivos

H>0

Reacción exotérmica Reacción endotérmica

Productos

Productos

Complejo activado: asociación

transitoria de los reactivos muy

inestable por ello regresa a una

mayor estabilidad formando los

productos

Reacción exotérmica y Energía de activación

Directa Inversa

Energía

de activación

directa

Transcurso de la reacción

Complejo

activado

Reactivo

A H < 0

Energía

de activación

inversa

Transcurso de la reacción

Complejo

activado

Reactivo

B

H > 0

Producto

B

Producto

A

A B ΔH < 0

Ea directa + |ΔH| = Ea inversa

Exotérmica

3

Reacción endotérmica y Energía de activación

Directa Inversa

Transcurso de la reacción Transcurso de la reacción

Energía

de activación

directa

Complejo

activado

Reactivo

C

H > 0

Producto

D

Energía

de activación

inversa

Complejo

activado

Reactivo

D H < 0

Producto

C

C D ΔH > 0

Ea directa − |ΔH| = Ea inversa

Endotérmica

La Ecuación de Arrhenius: establece la relación no

lineal entre la temperatura y la velocidad en función de la

frecuencia de las colisiones de los reactantes, la

temperatura y la energía de activación:

RT

E a

eAk

k : constante de velocidad

A: factor de frecuencia de las colisiones

Ea : energía de activación

R : constante universal de los gases

T : temperatura absoluta en Kelvin

Qué sucede con

la velocidad

cuando:

- Ea aumenta.

- T aumenta

4

RT

E a

eAk Aplicando Ln a ambos lados de la ecuación:

T

1

R

E-ALn k Ln a

Línea recta: y pendiente x

Ecuación de Arrhenius

12

a

2

1

T

1

T

1

R

E

k

kLn

Para una reacción donde se conocen las constantes

cinéticas a dos temperaturas diferentes se puede

calcular la energía de activación.

5

Catalizador: se caracteriza por usarse en pequeñas

cantidades, no se consume en la reacción y modifica

el mecanismo de reacción y disminuye la energía de

activación.

Tipos de catálisis:

- Catálisis homogénea: catalizador y reactivos

en la misma fase

- Catálisis heterogénea: catalizador y reactivos

en fases distintas

- Catálisis enzimática: reacciones biológicas

analogía llave/cerradura. La enzima tiene un

sitio activo específico (Enzima invertasa).