CINETICA QUIMICADOCENTE: Dr. JOS RIVERO MNDEZ

INTRODUCCINLa cintica qumica estudia la velocidad o rapidez con la que ocurren las reacciones. En este captulo aprenderemos cmo determinar la rapidez con la que se lleva a cabo una reaccin qumica y cmo se puede expresar de forma matemtica esta velocidad. A BV = - [A] = + [B] t t

Factores que afectan la velocidad de las Rx Q.

Concentracin de los reactivosTemperaturaPresencia de un catalizadorrea superficial de slidos o lquidos reactivos

Velocidad instantnea

Velocidad promedio V = - [A] t

Velocidad instantnea. Pendiente de la recta tangente al valor de tiempo t.

Velocidad inicial. Velocidad instantnea a t=0

Ecuacin general de velocidad

aA + bB cC+ dD V = - [A] = -[B] = + [C] = + [D] a [t] b [t] c [t] d [t]

Ejemplo I2+H22 HI

Leyes de velocidadExpresan la dependencia de la velocidad de reaccin con la concentracin de los reactivos. Sea la reaccion:

a A + b B c C + d D

v = k [A]n [B]m

v= velocidad de reaccink =constante de velocidad especifican =orden de reaccin respecto de Am = orden de reaccin respecto de Bn +m = orden global de reaccin

n y m se determinan experimentalmente. El orden de Rx no est relacionado a los coeficientes estequiomtricos de la ecuacin balanceada

Problema : Hallar la ley de velocidad de la siguiente reaccin de acuerdo a los datos experimentales 2 A + 3 B C + 4 DExpt [A] [B] v inicial(M/min)1 0.10 0.104.02 0.10 0.204.03 0.20 0.1016.0

MECANISMOS DE REACCIONEs el proceso por el cual se lleva a cabo una reaccin, un mecanismo de reaccin nos describe con gran detalle el orden de ruptura y formacin de los enlaces y los cambios de posiciones relativas de los tomos en el curso de la reaccin.Adems, el mecanismo de reaccin puede cambiar conforme vara la temperatura .

Un mecanismo de reaccin es una especie de semi-reacciones, de tal manera que sumadas se produzca la reaccin en cuestin. De ah, en el sistema de semi-reacciones, una es lenta (denominada reaccin elemental) y las otras son mas rpidas.En la ecuacin de velocidad, las rdenes de reaccin ser igual a los coeficientes estequiomtricos de la reaccion elemental

Ejemplo:CH4 *CH3 + *HReaccin lenta

Cl Cl Cl + ClReaccin rpida

Cl* + CH3* Cl CH3 Reaccin rpida

H* + *Cl H Cl Reaccin rpidaCH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

V= k [CH4]

REACCIONES DE PRIMER ORDENUna Rx de 1 orden es aquella cuya velocidad depende de la concentracin de un solo reactivo elevada a la primera potencia.Para una reaccin del tipo A productos, la ecuacin de velocidad es:Velocidad = -[A] / tUsando el clculo, esta ecuacin se puede transformar en una que relaciona la concentracin de A al inicio de la reaccin, [A0], con su concentracin en cualquier otro tiempo, t, [A] Ln[A]- Ln[A0] = -kt Ln [A] / [A0] =-kt

Esta ecuacin tiene la forma de la ecuacin general de una recta, Y= a+bXDonde: Y= Ln [A]; a = Ln [A0]; b = -k; X = t

GRAFICA DE UNA REACCIN DE PRIMER ORDENPENDIENTE:

Y2-Y1 = -kX2-X1

NOTA:En caso que no se tenga la concentracin inicial, se prolonga la recta hasta intersectar Y y esa es Ln [A0]

REACCIONES DE SEGUNDO ORDENUna reaccin de 2 orden es aquella cuya velocidad depende de la concentracin del reactivo elevada a la segunda potencia o de la concentracin de dos reactivos distintos, elevada en ambos casos a la primera potencia para una reaccin que es de segundo orden solo respecto a un reactivo, A, la ecuacin de velocidad est dada por:

Velocidad= k[A]2

Con el apoyo del clculo, esta ecuacin de velocidad se puede usar para deducir la ecuacin siguiente: 1 = kt + 1 [A]t [A0]Esta ecuacin tiene la forma de la ecuacin general de una recta, Y= a+bXDonde: Y= 1/[A]; a = 1/ [A0]; b = k; X = t.

GRAFICA DE UNA REACCIN DE SEGUNDO ORDENPENDIENTE:Y2-Y1 = kX2-X1

VIDA MEDIA(t1/2)La vida media de una reaccin, t1/2, es el tiempo que se requiere para la concentracin de un reactivo descienda a la mitad de su valor inicial,

[A]t1/2 = 1/2[Ao].

VIDA MEDIA PARA LA REACCIN DE PRIMER ORDENPodemos determinarlo sustituyendo [A]t1/2 en la siguiente ecuacin:

ln 1/2[Ao] = - k t1/2[Ao]

ln(1/2)= -k t1/2

t1/2 = 0.693 k Observe que t1/2 para una ecuacin de velocidad de 1 orden es independiente de la concentracin inicial del reactivo. Por tanto, la vida media es igual en todo momento durante la reaccin.

VIDA MEDIA PARA LA REACCIN DE SEGUNDO ORDENPodemos demostrar que la vida media de una reaccin de segundo orden es:1 - 1 = kt [A] [A0] Reemplazando [A] = [A0/2] y despejando t1/2t1/2 = 1 . k [A0] Vemos que, a diferencia de la vida media de las reacciones de 1 orden, la vida media de una reaccin de 2 orden depende de la concentracin inicial del reactivo

Velocidad de reaccin y temperaturaLa velocidad de las reacciones aumenta con la T.La teora de las colisiones da una interpretacinmolecular para las reacciones en fase gaseosa que justifica la dependencia de la constante de velocidad con T. k = A* e Ea/RT Ecuacin de Arrhenius

A el factor preexponencial,tiene en cuenta el la efectividad de la orientacin en la colisinEa es la energa de activacin de la reaccin R = 8.314 J/mol K

Factor A tiene en cuenta el factor estrico. Solo ciertasdirecciones de aproximacin conducen a la reaccin

Perfil de reaccin : Reaccin exotrmica

Al aumentar la T, aumenta la fraccin de molculas con E superior a Ea

No todas las colisiones producen la reaccin

c C*