Cinetica De Las Reacciones Quimicas

Velocidad de Reacción
Esta práctica aborda algunos aspectos cuantitativos de la velocidad de las reacciones químicas. En particular nos interesa conocer y controlar la influencia cinética de la concentración y de la temperatura y su efecto cuantitativo en forma de ecuaciones o leyes cinéticas empíricas. Para conseguir un mejor aprovechamiento de las experiencias a realizar, es necesario quedominen los fundamentos y significado de los conceptos más básicos que se definen en Cinética Química.
En primer lugar, debemos definir una magnitud que nos mida la velocidad de reaccion de modo objetivo. Para una reacción genérica:


Seria deseable que la velocidad de reacción nos mida cuan rápido se forma o se consume un producto o reactivo, respectivamente, en un instante de tiempo dado. Ladefinición de velocidad de reacción no debe depender del número o tipo de especies químicas implicadas A, B, P, Q,….. Y debe corresponder con una magnitud intensiva. Ambas condiciones se satisfacen si definimos la velocidad de reacción como la derivada de las concentraciones de reactivos o productos con respecto al tiempo pero normalizada con los coeficientes estequiometricos.
Para un sistemahomogéneo se define la velocidad de reacción “V”, haciendo uso de las molaridades y coeficientes estequiometricos:


Cuestiones:
¿Cuáles son las unidades de V según la ecuación? ¿Por que aparecen signos negativos?



En ocasiones resulta conveniente hablar de la velocidad de consumo o de formación de un reactivo o producto específico. En este caso, la simple derivada (d[A])/dt nos daría lavelocidad de consumo del reactivo A. obviamente la velocidad de reacción global relaciona entre si a las velocidades de reacción especificas.

Conceptualización

La ecuación anterior es sencilla de interpretar si conocemos como varia la concentración de cualquier especie química en función del tiempo, entonces podremos obtener inmediatamente la velocidad de reacción. Sin embargo, a efectosprácticos se suele distinguir la velocidad de reacción promedio en un intervalo temporal Δt de la velocidad de reacción instantánea en un instante de (t) dado.

Por un lado, la velocidad de reacción media de cada intervalo Δt se calcula como V=-(∆[x])/∆t, Por el otro, la pendiente en cada punto de la curva corresponde con la Velocidad de reacción instantánea, V=-(∆[x])/∆t evidentemente estadiferenciación desaparece a medida que Δt 0.

Leyes cinéticas

Intuitivamente es fácil ver como la velocidad de reacción será tanto mayor cuanto mayor sea la concentración de los reactivos. Ahora nos ocuparemos de enunciar cuantitativamente esta relación entre velocidad de reacción y la concentración de reactivos.

Así, para una reacción genérica en un sistema homogéneo:
Se plantea unaecuación o ley cinética puramente empírica, para relacionar velocidad de reacción y concentraciones.


Los exponentes (n y m) son los llamados órdenes parciales de reacción que deben determinarse empíricamente, es decir, no tienen ninguna relación con los coeficientes estequiometricos a, b, c,.. Aunque generalmente los ordenes parciales de reacción son próximos a números enteros. La suma de losordenes parciales de reacción n+m+…. se denomina orden global de reacción. Por otro lado, la constante de velocidad “k” recoge fundamentalmente la influencia de la temperatura a como veremos mas adelante.
La obtención de una ley cinética satisface un objetivo fundamental práctico. Ya que conocido el valor de “k” y los órdenes parciales de reacción, podemos predecir la velocidad de reacción enotras condiciones de concentración. Más interés tiene todavía la integración de las leyes cinéticas de velocidad en función del tiempo.


En este caso podríamos conocer la evolución temporal de la concentración de una especie a lo largo del tiempo, fíjate en el siguiente ejemplo para una cinética de primer orden:


Cuestiones:
¿Podrías demostrar que ambas expresiones son equivalentes?...