Cinetica quimica

Unidad 3: Cinética química

I.E.S. Clara Campoamor (Getafe)

CINÉTICA QUÍMICA
CONTENIDOS
1.2.3.4.5.Velocidad de reacción (estudio cualitativo).
1.1. Expresión de la velocidad de una reacción química. 1.2. Factores que afectan a la velocidad de una reacción.

Ecuación y constante de velocidad.
2.1. Orden de reacción. Forma de determinarlo.

Mecanismos de reacción. Molecularidad. Teoríade las colisiones. Energía de activación (Ea). Factores de los que depende la velocidad de una reacción química:
5.1. Estado físico y concentración de los reactivos. 5.2. Temperatura (ecuación de Arrhenius). 5.3. Catalizadores.

6.-

Utilización de catalizadores en procesos de interés industrial y biológico.

VELOCIDAD DE REACCIÓN.
Cuando se produce una reacción química, lasconcentraciones de cada uno de los reactivos y productos va variando con el tiempo, hasta que se produce el equilibrio químico, en el cual las concentraciones de todas las sustancias permanecen constantes. [HI] La velocidad de una reacción es la derivada de la concentración de un reactivo o producto con respecto al tiempo tomada siempre como valor positivo. Es decir, es el cociente de la variación de laconcentración de algún reactivo o producto por unidad de tiempo cuando los intervalos de tiempo tienden a 0.

La velocidad de formación de un producto d[HI]/dt (tangente) va disminuyendo con el tiempo t (s)

v = lim

Δ t →0

Δ[Sustancia] d[Sustancia] = Δt dt

F. Javier Gutiérrez Rodríguez

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Ejemplo develocidad de reacción: Sea la reacción: Br2(ac) + HCOOH(ac) → 2 HBr(ac) + CO2(g)

Tiempo (s) [Br2] (mol/l) vel. media 0 0,0120 3,8 x 10–5 Vamos a estudiar como varía la concentración de Br2 a lo largo del tiempo: 50 0,0101 3,4 x 10–5 La velocidad puede expresarse como: 100 0,0084 2,6 x 10–5 d [Br2 ] d [CO2 ] d [HBr ] d [HCOOH ] 150 0,0071 v =− =− = = dt dt dt 2dt 2,4 x 10–5 200 0,0059 Parece claro quela velocidad de aparición de HBr será el doble que la de aparición de CO2 por lo que en este caso la velocidad habrá que definirla como la mitad de la derivada de [HBr] con respecto al tiempo. Expresión de la velocidad de una reacción química

En la reacción estándar: a A +b B → c C +d D
v =− d [ A] d [B ] d [C ] d [D ] =− = = a × dt b × dt c × dt d × dt

Como la velocidad es positiva segúntranscurre la reacción hacia la derecha, es decir según va desapareciendo los reactivos, es necesario poner un signo “–” delante de las concentraciones de éstos. Ejemplo:

Expresar la velocidad de la siguiente reacción química en función de la concentración de cada una de las especies implicadas en la reacción: 4 NH3 (g) + 3 O2 (g) → 2 N2 (g) + 6 H2O (g) v =− d [NH3 ] d [O2 ] d [N2 ] d [H2O ] =− == 4 × dt 3 × dt 2 × dt 6 × dt

ECUACIÓN DE VELOCIDAD
En general, la velocidad depende de las concentraciones de los reactivos siguiendo una expresión similar a la siguiente para la reacción estándar: a A + b B → c C + d D v = k × [ A]n × [B]m Es importante señalar que “m” y “n” no tienen porqué coincidir con los coeficientes estequiométricos “a” y “b”, sino que se determinan experimentalmente.A la constante “k” se le denomina constante de velocidad (No confundir con KC o KP)

F. Javier Gutiérrez Rodríguez

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Ejemplos: Las reacciones: a) H2 (g) + I2 (g) → 2 HI (g) y b) H2 (g) + Br2 (g) → 2 HBr (g) tienen ecuaciones de velocidad diferentes: a) v = k x [H2] x [I2] b) v = k x [H2] x [Br2]1/2
Nota: Elvalor de “k” depende de cada reacción. Orden de reacción

En la expresión: v = k [A]nx[B]m se denomina orden de reacción al valor suma de los exponentes “n + m”. Se llama orden de reacción parcial a cada uno de los exponentes. Es decir, la reacción anterior es de orden “n” con respecto a A y de orden “m” con respecto a B. Ejemplo:

Determina los órdenes de reacción total y parciales de las...