22 Teorico 22 Cinetica I Dra Galleano

FISICOQUIMICA 2014
CINÉTICA QUÍMICA
Estudio de las velocidades de reacción

CINÉTICA QUÍMICA (I)
Teórico 22
10 de Octubre

Termodinámica = posibilidad de ocurrencia

Química Física, Octava Edición, P. W. Atkins y J. de Paula
Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, 2008.

Cinética = tiempos reales de ocurrencia

Cap. 22 : Velocidades de las reacciones químicas
22.1. Técnicas experimentales22.2. Velocidades de reacción
22.3. Leyes de velocidad integradas
22.5. Dependencia de las velocidades de reacción con la temperatura
1

2

Cinética Química

Reacción química (una definición…)
Objetivos

2 (o más moléculas) deben colisionar con suficiente
•

Estudiar (modificar) la velocidad de una reacción química.

•

Comprender los mecanismos de la reacción química.

•

Estudiar los factoresque afectan esa reacción química.

energía, para que se produzca la reacción química;
es decir que haya un reordenamiento de las
energías de las moléculas reaccionantes, para dar

CF-Cinet

las moléculas productos.

3

CF-Cinet

Cinética química

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LA SELECCIÓN DE LA TÉCNICA EXPERIMENTAL
DEPENDE DE LAS ESPECIES IMPLICADAS

Para iniciar el estudio cinético (empírico) de una
reacción química esnecesario conocer:

Se debe medir una propiedad física que resulte proporcional a la
concentración del componente en estudio.

• Concentraciones de reactivos y/o productos a distintos
tiempos de iniciada la reacción
• Condiciones de temperatura (y presión)

Para completar el estudio cinético (analítico) de
una reacción química es necesario conocer:

0

• Estequiometria de la reacción

Tiempo

1.ESPECTROFOTOMETRÍA
2. POLARIMETRÍA
3. CONDUCTIVIDAD
4. MEDIDA DE pH
5. ESPECTROSCOPÍA DE MASAS
6. CROMATOGRAFÍA DE GASES
7. RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
8. RESONANCIA DE ESPÍN
ELECTRÓNICO
9. MEDIDA DE VARIACIÓN DE PRESIÓN

• Posibles reacciones colaterales
5

6

1

Definición de velocidad (1)
PROCEDIMIENTOS EN CINÉTICA

A+2 B

1. Establecer la ecuación de velocidad en forma

3C+D

Velocidad deconsumo de reactivos



experimental.
2. Analizar los valores de la constante de velocidad,
desde un punto de vista termodinámico (efecto de la
temperatura)



d A

d B

dt

dt

Velocidad de formación de productos



3. Proponer un mecanismo de reacción consistente
con la ecuación de velocidad.



d C

d D

dt

dt

7

8

Definición de velocidad (2)
A+2 B

V =

_

  _ 1 d B  1 d C   dD

d A

2

dt

Definición de velocidad (3)

3C+D

dt

3

dt

dt

Ejemplo



1 d J
vj dt

Por lo tanto tenemos diferentes velocidades relacionadas con la reacción
(dependiendo respecto de que compuesto se exprese).

2 NOBr (g)

vr = 1/2 vNOBr

Si queremos definir una VELOCIDAD DE REACCIÓN (V) podemos hacerlo
respecto a cualquier producto o reactivo, o especie intermedia (la velocidad
asídefinida puede ser usada en los estudios cinéticos).

2 NO (g) + Br2 (g)

= 1/2 vNO

=

vBr2

vNOBr = 1.6 x 10-4 M/seg (consumo)

Si queremos relacionar velocidades definidas respecto a distintos
componentes de la reacción, debemos considerar si son reactivos o
productos (signo), y si en la ecuación estequiométrica tienen distintos
números estequiométricos.

vNO = 1.6 x 10-4 M/seg (formación)
vBr2 =0.8 x 10-4 M/seg (formación)

[V] = Concentración/t = molar/seg
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10

Ecuación de velocidad
A+2 B

ECUACIÓN DE VELOCIDAD

Orden de reacción (1)

3C+D

A+ 2 B

v = k [A] [B]  [C]  [D]  [Xj] x

La ecuación de velocidad se determina
EXPERIMENTALMENTE y, en general, NO SE PUEDE
DEDUCIR DE LA ECUACIÓN QUÍMICA

CONSTANTE DE VELOCIDAD

k

3C+D

v = k [A] [B]  [C]  [D]  [Xj] x
La potencia a la quese eleva la concentración de una
especie (reactivo o producto) en una ecuación de
velocidad es el orden con respecto a esa especie.

Independiente de las concentraciones
Dependiente de la T

El orden de reacción global es la suma de los
órdenes individuales.
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11

2

Orden de reacción (características)
•

Orden de reacción (3)

No tiene por que coincidir con los coeficientes
v = k [A]0...