Cinetica quimica

UNIDAD DIDÁCTICA: CINÉTICA QUÍMICA
INTRODUCCIÓN:
En los últimos años, las ciencias computacionales han alcanzado un alto
grado de desarrollo, lo cual ha permitido la elaboración de modelos
informáticos que nos ayudan a comprender el comportamiento de los
fenómenos físicos que acontecen en la naturaleza. A este desarrollo se le ha
unido últimamente el “boom” de Internet, que facilita ladifusión del
conocimiento, permitiendo que millones de personas compartan información en
una sinergia investigadora y educativa.
Una simulación discreta por ordenador es un programa que pretende
reproducir con fines docentes o investigadores un fenómeno natural mediante
la visualización de los diferentes estados que el mismo puede presentar,
estando cada estado descrito por un conjunto devariables que varían mediante
la iteración en el tiempo de un algoritmo determinado. Por esta razón, una
simulación por ordenador describe de manera intuitiva el comportamiento del
sistema real.
Para crear estas simulaciones se pueden usar muchos lenguajes de
programación, pero nosotros elegimos el lenguaje Java, pues así podemos
crear pequeñas simulaciones independientes multiplataforma, quepueden ser
visualizados por cualquier navegador, y, por tanto distribuidos a través de
Internet. Con esto rompemos no sólo la barrera espacial (pues cualquier
usuario podrá acceder desde cualquier parte del mundo a las simulaciones), si
no que además creamos aplicaciones que pueden ser
cualquier sistema operativo.

ejecutadas desde

FUNDAMENTO TEÓRICO:
En muchas reacciones químicas laconversión de los reactivos en
productos no es completa sino que la reacción cesa aparentemente cuando las
concentraciones de los productos y los reactivos están en una determinada
relación. A partir de ese instante, las concentraciones de los productos y
reactivos permanecen invariables y se dice que el sistema ha alcanzado el
equilibrio químico.
Todas las reacciones químicas son reversibles, yal final se alcanza un
estado de equilibrio.
Las reaccione reversibles más sencillas, son aquellas en que tanto la
reacción directa como la inversa son de orden 1. Es el caso, por ejemplo, de la
reacción:
CH3
CH-CH3

CH3-CH2-CH2-CH3
CH3

Para esta reacción podemos escribir:

VA
A

B
VB

siendo VA = Ka(A) y VB = Kb (B) las velocidades de la reacción directa VA e
inversa VB, con(A) y (B) las concentraciones del reactivo y del producto
respectivamente.
La velocidad neta de la reacción Vn es VA- VB, siendo en el equilibrio
Vn = 0, es decir, VA = VB de donde, se deduce que la constante de equilibrio K
viene dada por:
K=

( B) e
( A) e

Las variaciones de las concentraciones de A y de B en el tiempo, (A) y
(B) respectivamente, pueden expresarse mediante lasecuaciones:

d ( A)
= − K A ( A) + K B ( B)
dt
d ( B)
= K A ( A) − K B ( B)
dt
cuya resolución mediante una simulación en leguaje Java es el objetivo de las
prácticas que se describen a continuación.

OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE:
1. Describir las leyes de la cinética química.
2. Determinar las velocidades de reacción directa e inversa de primer
orden en función del tiempo.
3. Estudiar lasvariaciones de las velocidades de reacción directa e inversa
de una reacción de primer orden, en función de las concentraciones de
los reactivos y de los productos respectivamente.
4. Determinar la velocidad neta de la reacción, tanto en función del tiempo
como de las concentraciones de los reactivos o de los productos.
5. Interpretar el concepto de equilibrio químico.
6. Explicar elprincipio de Le Chatelier.
7. Observar la influencia de un catalizador sobre la velocidad de una
reacción química.

DESCRIPCIÓN DEL MODELO:
La figura 1 muestra la interfaz de nuestra simulación.

1
2

3

Explicaremos ahora para que sirven cada una de sus partes:
1. Gráficas de nuestra simulación:
En esta zona se representarán las distintas gráficas de la
simulación.
2. Controles:
Con...