Quimica

Cinética Química

Capítulo 14.Brown, T., LeMay H. & B. Bursten. (2004).

Química La Ciencia Central. 9na Edición. Prentice Hall.

Dr. Luis Domínguez Química General I (P012) – 2008 II

Dr. Luis Dominguez - 2008 II

Factores que influyen en la velocidad de la

reacción

Dado que en las reacciones se rompen y forman enlaces, su rapidez depende principalmente de la naturaleza de los reactivos.

Sin embargo, otros factores influyen a MACRO y MICRO escala (i.e. nivel molecular).


Factores que influyen en la velocidad de las reacciones

El estado físico de los reactivos.


Factores en la macroescala (1)

La concentración de los reactivos.



La temperatura a la que se lleva a cabo la reacción.

◦ “El aumento de la temperatura incrementa la energía cinética, incrementando así el choque entre moléculas y la velocidad de la reacción”



La presencia de un catalizador.



La presencia de un catalizador.

◦ “Agentes que aumentan las velocidades de la reacción sin transformarse, a través de la reducción de la energía necesaria”



La presencia de un catalizador.◦ “Los seres vivos catalizamos nuestras

reacciones a través de las encimas”



El modelo de colisiones, basado en la teoría cinético molecular, explica el efecto de la temperatura y la concentración de los reactivos en la velocidad de la reacción.


El modelo de colisiones

Los factores que determinan el éxito de las colisiones son:

◦ La frecuencia de las colisiones (Cantidad de reactivos).

◦ La orientación de las colisiones.

◦ La fuerza de la colisión (Energía cinética).



La frecuencia de las colisiones (Cantidad de reactivos).



La orientación de las colisiones.



La fuerza de la colisión (Energía cinética).




Velocidades de reacción

Considere la reacción de moléculas rojas (A) para formar moléculas azules (B):

◦A →B



Nota: Cada esfera representa 0.01 Mol del elemento

La velocidad de esta reacción se expresa en términos de velocidad (v) de desaparición del reactivo A, o v de aparición del producto B.

Esa razón de cambio de la concentración de un elemento en un determinado periodo de tiempo se denomina velocidad media.



Velocidad media.



tiempode cambio

B deión concentrac de cambio B a respecto media Velocidad

tB

tt

12

12 en t B-en tB

t

AA a respecto media Velocidad

En situaciones reales, la velocidad de reacción cambia con el tiempo, debido al cambio de concentración de los reactivos.

La velocidad de la reacción a un tiempo t entonces será la velocidad instantánea.


Cambio de velocidad con el tiempo

Velocidad instantánea.


Cambio de velocidad con el tiempo

t

AA de ainstantane Velocidad

t

B B de ainstantane Velocidad

En una reacción hipotética el reactivo A se transforma en el producto B. La reacción se inicia con 1 mol de A. Al cabo de 20 s hay 0.54 mol de A y 0.46 mol de B. A los 40 s de iniciada la reacción, existen 0.3 mol de A y 0.7 mol de B.

◦ Cual es la velocidad promedio de toda la reacción

◦ Cuales serian las velocidades instantáneas de A a los 20 y 40s?

◦ Que conclusiones se puede obtener respecto a la velocidad de desaparición de A y la de formación de B?


Ejemplo de aplicación

1. (VELOCIDAD DE REACCIÓN) A partir de los datos de la TABLA #1 y con la ayuda de una gráfica calcule la rapidez de cambio instantáneo de [A] en función del tiempo a los 10 min de transcurrida la reacción A → B. La referida reacción transcurre a temperatura, catalizador y área superficial constantes. Su respuesta acompañarla con las dimensiones respectivas. Todo el trabajo de graficar y calcular llévelo a cabo dentro de los recuadros. Se adjunta la cuadrícula para la representación gráfica de los datos presentados.


Ejemplo de aplicación (2)

2. (VELOCIDAD MEDIA DE UNA REACCIÓN) Utilice los datos de la TABLA #2 para calcular la velocidad media de la reacción A → B entre 10 segundos y 20 segundos, particular que debe ser realizado en el recuadro en blanco:


Ejemplo de aplicación (3)


Velocidad de reacción y estequiometría

En el ejemplo anterior, la estequiometria exigía que por cada molécula de A , se generaba una molécula de B.

◦A →B

Que sucede cuando las relaciones reactivo-producto no son 1 a 1?

◦2A + C→B


Velocidad de reacción y estequiometría


Métodos para determinar el orden

de una reacción

Usando el calculo integral las leyes de rapidez tienen una ecuación específica dependiendo del orden de la reacción.

Orden cero, n = 0


Método gráfico de rapidez integrada 0Ak

t

A

k

t

A

tkA

t

0

t 0

kAA

A

tkAA 0

0 AtkA y = mx + b

A

t

m= -k

Orden uno, n = 1



t

A

Akt

A

0lnln AktA

y = mx + b

lnA

t

m= -k

Orden dos, n = 2



t

A

0

11

Akt

A

y = mx + b

1/A

t

m= k

Como aplicarlo?


Método gráfico de rapidez integrada

Para dos o más reactivos, uno de los reactivos se varía sistemáticamente manteniendo la concentración de los otros reactivos constante y observando como varía la rapidez de reacción.


Método de aislamiento

Conociendo que:


Método de aislamiento

nm

nm

OCHgClk

OCHgClk

r

r2

422

2422

1

2

nn

n

nm

nm

OCHgClk

OCHgClk

r

r2

15.0

30.02

422

2422

1

2

mm

m

OCHgClk

OCHgClk

r

r2

052.0

105.02

422

2422

3

2

Para HgCl2 constante

Para C2O4-2 constante

Orden total = 1 + 2 = 3 (tercer orden)

2242

12

OCHgClkvreaccion

nmreaccion OCHgClkv 2

422

94.3108.1

101.75

5

1

2

x

x

r

r

03.2105.3

101.75

5

3

2

x

x

r

r

Quimica

Documents

Transcript of Quimica