saneamiento ambiental

Tema 4: Cin´tica qu´
e
ımica
Velocidad de reacci´n.
o
Velocidad media e instant´nea.
a
Ecuaci´n de velocidad.
o
Obtenci´n de la ecuaci´n de velocidad: m´todo de las concentraciones
o
o
e
iniciales.
Ecuaciones de velocidad integradas: reacciones de primer orden, segundo
orden y orden cero.
Velocidad de reacci´n y temperatura: ecuaci´n de Arrhenius.
o
o
Teor´ de colisiones yteor´ del estado de transici´n.
ıa
ıa
o
Mecanismo de reacci´n.
o
Cat´lisis homog´nea y heterog´nea.
a
e
e

(Fundamentos de Qu´
ımica, Grado en F´
ısica)

Cin´tica qu´
e
ımica

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Velocidad de reacci´n
o
El objetivo de la Cin´tica Qu´
e
ımica consiste en explorar las leyes que
rigen el cambio de la composici´n de un sistema en el tiempo y su
orelaci´n con las variables que definen su estado, en particular, con la
o
presi´n, la temperatura y la composici´n.
o
o
La velocidad de reacci´n de un sistema reactivo:
o
a A + b B + ... → d D + e E + ...
formulada en t´rminos de concentraciones molares, se define como:
e
v =−

1 d[A]
1 d[B]
1 d[D]
1 d[E]
dξ
=−
= ... =
=
≡
a dt
b dt
d dt
e dt
dt

donde ξ es el grado de avance dela reacci´n en t´rminos de la
o
e
ξ
concentraci´n:
o
ξ≡
V
En t´rminos de n´meros de moles o de presiones parciales, la
e
u
expresi´n es similar, reemplazando las concentraciones por ´stas
o
e
propiedades.
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Velocidad media e instant´nea
a

Si tenemos la siguiente reacci´n: A+ B → C , se definen las velocidades
o
media e instant´nea como,
a
Velocidad media:
v =−

∆[A]
∆[B]
∆[C]
=−
=+
∆t
∆t
∆t

Velocidad instant´nea:
a
v =−

∂[A]
∂[B]
∂[C]
=−
=+
= k[A]m [B]n
∂t
∂t
∂t

La velocidad, en general, var´ con el transcurso de la reacci´n.
ıa
o

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Ecuaci´n de velocidad
o
La ecuaci´n de velocidad cin´tica es una ecuaci´n matem´tica que
o
e
o
a
relaciona la velocidad de reacci´n con las variables de que depende
o
(fundamentalmente con la composici´n del sistema: n´mero de
o
u
moles, concentraciones o, en gases, presiones parciales).
En la ecuaci´n cin´tica pueden aparecer variables relacionadas con
o
e
cualquierespecie qu´
ımica presente en el sistema durante la reacci´n:
o
reactivos, productos, catalizadores, disolvente, especies intertes, etc.
En algunos sistemas reactivos:
a A + b B + ... → d D + e E + ...
la ecuaci´n cin´tica adopta una forma especialmente sencilla:
o
e
v = k · [A]α · [B]β ...[D]δ · [E] ...
En ese caso se dice que la reacci´n tiene orden definido.
o
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Ecuaci´n de velocidad
o
Se denomina orden parcial respecto a la sustancia j al exponente a
que aparece elevada la concentraci´n de dicha sustancia.
o
El orden total, n es la suma algebraica de los exponentes:
n = α + β + ...
Los ´rdenes de reacci´n pueden ser n´meros positivos o negativos,
o
o
u
enteros ofraccionarios y no est´n ligados a los coeficientes
a
estequiom´tricos de la reacci´n (global). Sus valores no dependen de
e
o
c´mo se ajuste la reacci´n.
o
o
La k que aparece en la ecuaci´n cin´tica recibe el nombre de
o
e
constante de velocidad y es funci´n de la temperatura. Al aumentar
o
la temperatura, la constante de velocidad tambi´n aumenta.
e
La constante de velocidad tieneunidades que, en el caso de
ecuaciones en t´rminos de concentraciones molares, son:
e
s −1 · mol1−n · Ln−1 (donde n es el orden total).
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Obtenci´n de la ecuaci´n de velocidad: m´todo de las
o
o
e
concentraciones iniciales
El m´todo, tambi´n llamado diferencial, puede usarse siempre...