CINÉTICA QUÍMICA

Cinética química Tiene relación con la velocidad con la que

ocurre una reacción Puede considerarse como aparición de

productos o desaparición de reactivos

Ley de Velocidad Expresa la relación de la velocidad de una

reacción con la constante de velocidad y la concentración de reactivos elevados a alguna potencia

ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD

En general, para aA + bB + … cC + dD + …

V = k . [A]x . [B]y

k: constante de la velocidad. -X e Y no tienen que ver con los coeficientes estequiométricos salvo en una reaccion elemental -Depende de los reactivos.

Orden de una Reacción Se define como la suma de los exponentes

a los que se elevan todas las concentraciones de los reactivos que aparecen en la ley de velocidad

Para que sirve conocer el orden de una reacción? Permite conocer la dependencia de la

velocidad de una reacción con la concentración de los reactivos.

Orden de una reacción Los coeficientes de la ley de velocidad se

determinan experimentalmente. A partir de las concentraciones de los reactivos y de las velocidades iniciales se puede determinar el orden de una reacción y su contante (K)

La constante de velocidad ( K) depende de cada reacción

ORDEN DE UNA REACCIÓN

Orden de reacción parcial: se refiere al valor de cada exponente de cada reactivo Orden de una reacción: la suma de exponentes de la ecuacion de velocidad.

V = k . [A]x . [B]y

Resumen

Las leyes de la velocidad se determinan en forma experimental a partir de las concentraciones de los reactivos y la velocidad inicial. Se puede determinar el orden de la reacción y la constante de velocidad.

El orden de una reacción siempre se define en términos de la concentración de reactivos.

El orden de un reactivo no está relacionado con el coeficiente estequiométrico.

CQ - 3

La ecuación de la velocidad de la reacción

viene dada por la siguiente expresión, hallada experimentalmente:V = k . [NO]2 . [H2]. ¿Cuál es el orden de esta reacción con respecto a cada uno de los reactivos?. ¿Y el orden total?

2 NO(g) + 2 H2 (g) N2 (g) + H2O (g)

CQ - 5

La reacción:es de tercer orden. Escribe tres posibles expresiones para su ecuación de velocidad.

2A + B C + 2D

CQ - 6

La descomposición del N2O5 a 45oC:

es una reacción de primer orden con respecto al N2O5. Sabiendo que la constante de velocidad, a dicha temperatura, vale 6’08.10-4 s-1, calcula la velocidad de la reacción cuando:

a) [N2O5] = 0’10 mol.L-1.s-1

b) [N2O5] = 0’30 mol.L-1.s-1

2 N2O5 4 NO2 + O2

CQ - 8

A cierta temperatura, el SO2Cl se descompone según:

Un estudio experimental de la velocidad de esta reacción arrojó los siguientes datos:

a) Halla la ecuación de la velocidad para la reacción.b) Calcula el valor de la constante de velocidad de dicha

reacción.

SO2Cl2 (g) SO2 (g) + Cl2 (g)

FACTORES QUE MODIFICAN LA VELOCIDAD

Concentración de los reactivosConcentración de los reactivos

K depende de temperaturaK depende de temperatura

También depende de las propiedades de los reaccionantes, su estado, del grado de división y de la presencia de catalizadores.

Reacción de primer orden Una reacción de primer orden es una

reacción cuya velocidad depende de la concentración de los reactivos elevada a la primera potencia

Tiempo medio de una reacción de primer orden A medida que una reacción avanza la

concentración del reactivo disminuye Otra manera de medir la velocidad es

calcular la vida media o T1/2 T1/2 es el tiempo requerido para que la

concentración de uno de los reactivos disminuya a la mitad de su concentración inicial.

Tiempo medio de una reacción de primer orden El T1/2 de una reacción de primer orden es

independiente de la concentración inicial del reactivo

El T1/2 proporciona una aproximación de la magnitud de K ( cuanto menor es la vida media mayor es la constante de velocidad K)

Reacción de segundo orden Una reacción de segundo orden es una

reacción cuya velocidad depende de la concentración de uno de los reactivos elevada a la segunda potencia o de la concentración de 2 reactivos diferentes cada uno elevado a la primera potencia.

Tiempo de vida medio de una reaccion de segundo orden Es inversamente proporcional a la

concentración inicial de reactivos.

Teoría de las colisiones Propone que para que las sustancias

puedan reaccionar deben alcanzar un determinado contenido de energía, necesarios para debilitar sus enlaces, y así, poder formar nuevos enlaces.

Teoría de las coalisiones. Se dice que una colisión es efectiva si es

capaz de generar la energía necesaria para que las partículas reaccionen.

Esta teoría trata de explicar los factores que afectan a la velocidad de reacción (T°) cuya influencia en el proceso viene dada por la ecuación de Arrhenius

A > Tª, > velocidad de reacción

FACTORES: Tª de la reacción

Expresión matemática: Ecuación de Arrhenius

K = contante de velocidadA: constante de Arrhenius ( factor de frecuencia relacionado con el numero de colisiones entre las partículas)Ea: Energía de Activación ( energía necesaria para romper enlaces que forman las sustancias reaccionantes)R: 8’31 J.oK.mol-1 o 0’082 atm.L.oK.mol-1T: temperatura absoluta

Teoría de las coalisiones La constante es directamente proporcional

a la T° Si aumenta la T° K aumenta Si disminuye la T° K disminuye

FACTORES: Tª de la reacción (2)

Cálculo de K. Tomando logaritmos neperianos:

Si y = Ln k y x = 1/T y = mx + n¡recta!

ECUACIÓN DE LA VELOCIDAD

Rapidez de una reacción

Factores que influyen en la velocidad de una reacción química

Mecanismo de una reacción (nº de pasos)

Factores que influyen en la velocidad de una reacción Factores que influyen en la velocidad de una reacción

Compuestos con tendencia a perder o ganar electrones con facilidad, reaccionan más rápidamente. P.ej metales alcalinos y halógenos.

Las sustancias con enlaces covalentes ricos en energía son menos reactivos.

Las sustancias en estado gasesos reaccionan más rápidamente que las de los líquidos y éstas que las de los sólidos.

Las sustancias en disolución suelen reaccionar más rapidamente que si están en estado sólido.

De la concentración:al aumentar la cc aumenta el numero de moléculas reaccionantes por unidad de volumen lo que provoca un aumento en el número de choques aumentando la velocidad de reaccion

De la Temperatura, si aumenta la T° la energia cinetica aumenta, hay mayores colisiones y asi aumenta la velocidad.

Factores que influyen en la velocidad de una reacciónFactores que influyen en la velocidad de una reacción

C A T A L I Z A D O R E S

Son sustancias que cuando están presentes en una reacción química produce una variación en la velocidad.la catalisis puede ser positiva si aumenta la vel. Y negativa caso contrario.

Caract.Caract.No se alteran, pequeñas cantidades son suficientes, los catalizadores no son capaces de provocar reacciones por si solos

TiposTipos

Portador: catalizador + rvo forman un complejoContacto: se absorven por una parte de la mlecula del reactivo ( metales)Enzimas : sustancias organicas que aceleran el proceso.Inhibidores:enlentece la reacción o la anulan, reaccionan con el reactivo( acetilcolina)

CATALIZADORES

MECANISMO DE UNA REACCIÓN

MECANISMO DE UNA REACCIÓN

Conjunto de reacciones sencillas (elementales) en las se subdivide lareacción química global.

Reacción elemental: cada una de las etapas de la reacción global

Nº de moléculas que intervienen: molecularidad (generalmente 1 o 2)

I2 2 I

I2 + H2 H2I

H2I + I2 2 HI

H2 + I2 2 HI

Ejemplo

MECANISMO DE UNA REACCIÓN

MECANISMO DE UNA REACCIÓN

Para reacciones elementales: El orden de una reacción coincide con su coeficiente

La etapa determinante (la que marca la velocidad de la reacción global) es la reacción elemental

más lenta

La etapa determinante (la que marca la velocidad de la reacción global) es la reacción elemental

más lenta

MECANISMO DE UNA REACCIÓN

MECANISMO DE UNA REACCIÓN

La reacción:

tiene la ecuación de velocidad v = k . [ICl] . [H2] y se ha propuesto el siguiente mecanismo:

ICl(g) + H2 (g) HI(g) + HCl(g) (lenta)

HI(g) + ICl (g) HCl(g) + I2 (g) (rápida)

a) Justifica razonadamente la ecuación de la velocidad.b) Señala la etapa determinantec) Indica si hay producto intermedio.d) Calcula la molecularidad de cada reacción elemental

2 ICl(g) + H2 (g) 2 HCl (g) + I2 (g)