Adolf Y America

CINÉTICA QUÍMICA

1 - INTRODUCCIÓN
La cinética química estudia la velocidad con la que suceden las reacciones químicas y el camino o mecanismo por el que suceden. No se debe confundir nunca con lo que estudia la termodinámica, que estudia la energía y la espontaneidad de una determinada reacción. El Carbono, en todas sus formas, reacciona con el oxígeno de forma espontánea y dando muchaenergía. Se llama molecularidad al número de moléculas de reactivos que colisionan simultáneamente para formar el complejo activado en una reacción elemental. Se trata de un número entero y positivo. La mayor parte de reacciones son de molecularidad 2 y, raramente, de 3 pues es muy poco probable que choquen entre sí simultáneamente con la energía y orientación adecuadas. Por dicha razón, la mayoría delas reacciones suceden en etapas y al conjunto de estas etapas se las conoce como mecanismos de la reacción.

2 – VELOCIDAD DE REACCIÓN
Se define como la variación de concentración de una de las especies en la unidad de tiempo. Ejemplo.: N2 + 3H2  2NH3 -d[N2] dt -d[H2] dt = d[NH3] dt

Cuando hablamos de los reactivos (1º miembro) tenemos siempre un descenso de concentración, por lo tantopondremos un signo menos. En la reacción anterior si dividimos por su coeficiente estequiométrico, las velocidades se igualan. Por lo tanto podemos definir velocidad de reacción como la derivada de la concentración respecto al tiempo, dividida por su respectivo coeficiente estequiométrico y aceptada del signo correspondiente: -d[N2] dt -d[H2] 3·dt = d[NH3] 2·dt

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La velocidad de una reacciónviene influenciada por: -Concentración de reactivos y productos. Al aumentar la concentración se produce con mayor facilidad el choque entre moléculas y aumenta la velocidad. -Estado físico y naturaleza de los reactivos. Cuando los reactivos se encuentran en estado gaseoso o en disolución las reacciones son más rápidas que si se encuentran en estado líquido o sólido. -La temperatura. A mayortemperatura, mayor velocidad. -La presión. Un aumento de la presión favorece la distinción de moles gaseosos. -La presencia de catalizadores. Sustancias que siempre aceleran la velocidad de reacción y que no se modifica durante ella. (No pueden ser negativos) Existe una ecuación o ley de velocidad que relaciona la velocidad de la reacción con la concentración de cada una de las sustancias que influyen enella. No todas las sustancias tienen por qué influir, y en caso de que influyan no lo harían de la misma forma. La única manera de calcular la ecuación de velocidad es de forma experimental, no se puede deducir. Ejemplo: H2 + I2  2HI V = k [H2] [I2] Si la ecuación de velocidad es del tipo V = k [A]a [B]b, llamaremos orden parcial respecto del reactivo A, al coeficiente de a y, en respecto a B,el orden parcial será b. Estos coeficientes no tienen que ver con los coeficientes estequiométricos. Se llama orden total a la suma de todos los órdenes parciales. En casi todas las ecuaciones aparece una constante k que se llama constante de velocidad, coeficiente de velocidad, factor de velocidad o velocidad específica, pero podemos decir que k es la velocidad de reacción cuando lasconcentraciones de los reactivos valen 1. k es característica de cada reacción, varía mucho con la temperatura y sus unidades dependen de cada ecuación.

3 – DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
3.1 – MÉTODO DE INTEGRACIÓN a) Reacciones de primer orden. Sea una ecuación del tipo: [A]  Productos, si:

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Lo que suele ser útil es calcular el periodo de semirreacción, que es el tiempo en el que laconcentración se ha reducido a la mitad.

b) Reacciones de segundo orden. Sea una ecuación del tipo A + B  Productos, si:

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c) Reacciones de orden n. Sea una ecuación del tipo A + B + C +…  Productos, si:

3.2 – MÉTODO DIFERENCIAL Cuando tenemos ecuaciones de velocidad del tipo factorial podemos considerar que en el comienzo de la reacción, cuando no ha transcurrido más del 10% de...