Cinetica quimica

Tema 10. Cinetica
Cinética Químicaestudia las velocidades de las reacciones y los mecanismos a través de los cuales éstas tienen lugar.
10.1 Velocidad de reacción
Se define como el cambio de concentración de reactivos o productos por unidad de tiempo.
La velocidad de desaparición de reactivos que se indica por un signo negativo
o
La velocidad de aparición de los productos que se indicapor un signo positivo.

Para una reacción general

Siendo la velocidad de aparición de los productos igual a la velocidad de desaparición de los reactivos.
Velocidad y estequiometría
En esta reacción al consumirse un mol de dióxido de nitrógeno se forma un mol de monóxido de nitrógeno y la mitad de oxígeno.
La velocidad de consumo de dióxido de nitrógeno es dos veces más rápida que lavelocidad de aparición de oxígeno.
Es necesario tener en cuenta la estequiometria de la reacción, dividiendo la velocidad de cada componente por el coeficiente de la ecuación ajustada.
Representando gráficamente los datos correspondientes a la concentración en función del tiempo se obtienen gráficas a partir de las cuales puede determinarse la velocidad

La velocidad instantánea en undeterminado punto viene determinada por la tangente a la curva en el instante considerado.
Podemos calcular la velocidad media de la reacción en los primeros 50 segundos como la pendiente la línea definida por los dos puntos.
La velocidad inicial corresponde a la velocidad instantánea para un tiempo igual a t = 0 segundos.
Los factores que afectan a la velocidad de reacción son

Naturalezade los reactivos
Concentración
Temperatura
Uso de catalizadores
Naturaleza de los reactivos
El estado de subdivisión de sólidos y líquidos es importante para determinar la velocidad de una reacción, un sólido pulverizado presenta una mayor superficie de contacto por lo que la reacción es más fácil.
Igualmente las propiedades químicas características de cada sustancia van a afectar a lavelocidad de reacción.
El sodio metálico con un potencial de ionización muy bajo transfiere fácilmente un electrón al agua, la reacción es por tanto muy rápida y violenta.

El Ca metálico con mayor PI solo reacciona muy lentamente con agua a temperatura ambiente.
La disolución de sólidos iónicos en agua es muy rápida, mientras que las reacciones que implican la ruptura de enlacescovalentes son más lentas.

10.2 Concentración de los reactivos. Ley de Velocidad

La velocidad de una reacción química es una función de la extensión con que ha transcurrido la reacción.
Es, por tanto, proporcional a la concentración de los reactivos.

Expresión de la ley de Velocidad
Siendo: [A] y [B]concentración molar
k = constante de velocidad de la reacción
Su valor depende de la reacción,de la presencia de catalizadores y de la temperatura.
Las unidades de la constante de velocidad vendrán dadas por el orden de reacción global.
m y n son generalmente números enteros positivos pequeños, (en algunos casos excepcionales pueden ser 0, números fraccionarios o negativos)
no están relacionados con los coeficientes estoiquiométricos a y b.
El término mindica el orden de la reacciónrespecto al reactivo B, si es 1 decimos que la reacción es de orden 1 respecto a B.
El orden de reacción total o global es la suma de todos los exponentes.
Orden de reacción = m + n + ...
Si una reacción de orden 0respecto a un determinado reactivo, la variación en la concentración de dicho reactivo no modifica la velocidad de reacción.
Si la reacción es de primer orden la variación en laconcentración provoca una variación proporcional en la velocidad, es decir, si la concentración se duplica también se duplica la velocidad de reacción.
Si la reacción es de segundo orden una variación en la concentración provoca un cambio exponencial en la velocidad, es decir, si la concentración se duplica, la velocidad cuadriplica (2) y así sucesivamente.
Es importante tener siempre presenta que...