Cinética Química

FISICOQUÍMICA DE ALIMENTOS (1514) UNIDAD 1. CONCEPTOS BÁSICOS DE CINÉTICA QUÍMICA Y SU APLICACIÓN EN ALIMENTOS Mtra. Josefina Viades Trejo 14 de febrero de 2012 Revisión de términos Cinética Química Estudia la rapidez de reacción, los factores que la afectan y establece el mecanismo mediante el cual se efectúa la reacción. Ejemplo: Reacción de Karl-Fischer para determinación de agua en alimentos.1) I2 + SO2 + H2O → 2 C5H8NI + C5H7NSO3 2) C5H7NSO3 + CH3OH → C5H8NSO4CH3 Rapidez de reacción. Es el número de moles por unidad de volumen de una sustancia que reaccionan en una unidad de tiempo, o sea, el cambio de concentración con el tiempo.

ri = −

dCi dt

(1.1.1)

Rapidez de descomposición: Se refiere a la disminución de la concentración de una especie reactiva en el tiempo, estedecremento se indica por el signo negativo en la ecuación (1) que se manifiesta como una pendiente negativa en la gráfica de C vs t. Rapidez de formación: Se refiere al aumento de concentración de una especie producida en la reacción en cuyo caso la ecuación (1) no llevará el signo negativo y la gráfica de C vs t mostrará pendiente positiva.
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Relación entre las rapideces de descomposición yformación de los diferentes componentes de la mezcla de reacción:

A + 2 B → 3C + D
− dC A 1 dC B 1 dCC dC D =− = = dt 2 dt 3 dt dt

Ley (ecuación) experimental de rapidez. Es la expresión matemática, obtenida a partir de datos experimentales que relacionan a la rapidez con las variables que la afectan. Constante de rapidez. Representa la proporcionalidad entre la rapidez y las variables que laafectan, fundamentalmente la concentración.
α β ri = f (C x C y

)

α β ri = k (C x C y )

La rapidez sólo tiene sentido instantáneamente, pues cambia con concentración y tiempo, en cambio k es independiente de concentración y tiempo ∴ característica de cada sistema en condiciones dadas: k = f (T,pH,I,cat, inhi) Para reacciones reversibles k1≠k-1, en reacciones complejas la k experimentalsuele ser una mezcla de las k de cada etapa. La k se determina experimentalmente, sus unidades dependen del orden. Orden de reacción. Es el exponente al cual se encuentra elevada la concentración de un reactivo en la ecuación experimental de rapidez.
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Sea la reacción En general la rapidez:

X + Y
β ri = f (C α C y x

→

P

)

Donde α, y β son los órdenes respecto a X e Yrespectivamente y se conocen como órdenes parciales; a la suma (α + β) = n total se le conoce como orden total o global de la reacción. α y β NO son los coeficientes estequiométricos, se obtienen

experimentalmente. Existen órdenes enteros (0,1, 2, 3,..., n) y órdenes fraccionarios ntotal no tiene sentido en reacciones complejas.

H 2 + Br2 → 2 HBr
k  d [H 2 ] − = k2  1  k  dt  4
1/ 2

[H 2][Br2 ]1/ 2

donde k exp

k = k2  1 k  4

   

1/ 2

Si n = 0 r = f (C0) y por tanto r es independiente de la concentración. Si n > 0 entonces r varía exponencialmente con la "enésima" potencia de la o las concentraciones. La información de utilidad práctica que se obtiene a partir del conocimiento del orden de reacción, es la magnitud de la influencia de la concentración de esereactivo sobre la rapidez; así como sobre la forma que tiene la función: r = f(Cn), es decir cómo es la gráfica obtenida.

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Seudo-orden: Cuando el mecanismo de la reacción parece ser de un cierto orden en unas condiciones de trabajo, y de otro orden en condiciones diferentes; como por ejemplo en los siguientes casos: − − Reacciones donde el disolvente (X) es a la vez reactivo y por tantosucede que: CX >> CY ∴ CX ≈ cte.

Reacciones donde se presenta una catálisis o una inhibición

Tiempo de vida media. Es el tiempo en el cual se consume la mitad (50%) de la concentración inicial de un reactivo.

Se refiere a cada reactivo. Puede coincidir para dos o más reactivos, si las concentraciones iniciales son iguales y la reacción es 1:1. No confundir con la mitad del tiempo total...