Velocidad de reaccion

1º LACC

ANÁLISIS QUÍMICO

EQUILIBRIO QUÍMICO. 1. VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS. La velocidad de una reacción química se mide por la cantidad de una de las sustancias reaccionantes que se transforma (desaparece) por unidad de tiempo, o bien por la cantidad de uno de los productos que se forman por unidad de tiempo. La cantidad de sustancia transformada (reactivo o producto) se expresanormalmente en moles, aunque suele ser más corriente utilizar, en lugar de cantidades de sustancia, concentraciones, que se expresan normalmente en moles/litro. Como unidad de tiempo se toma en general, el segundo, si bien, algunas veces, se emplea el minuto, la hora o, incluso, el día, para reacciones muy lentas. Por tanto, la velocidad de una reacción viene expresada en mol·L-1·s-1. Para lareacción, que se realiza a temperatura constante: H2 + I2 2 IH

Analizando las sustancias reaccionantes para distintos tiempos de reacción se pueden dibujar curvas que nos dan la variación de la concentración en función del tiempo de los reactivos, H2 o I2, y del producto HI. La pendiente de estas curvas, para un tiempo dado, es la velocidad de reacción; cuando el tiempo es igual a 0, se tiene lallamada velocidad inicial de la reacción. Conviene fijarse en que, en general, la velocidad de formación de un cierto producto no es igual a la velocidad de desaparición de un determinado reactivo, sino que ambas están relacionadas por los coeficientes estequiométricos de la reacción. Así, en el caso de la formación de HI, se tiene: -d [H2]/ dt = -d [I2]/ dt = 1/2 d[IH]/dt Por ello, para que nopueda existir ambigüedad se recomienda definir la velocidad de reacción como la derivada de la concentración respecto al tiempo, dividida por el respectivo coeficiente estequiométrico, con lo que se puede tomar, indiferentemente, cualquier reactivo o producto. El análisis matemático de las curvas concentración-tiempo, para las diversas sustancias que intervienen en una reacción química, permite, engeneral, deducir una expresión matemática que relaciona la velocidad de la reacción con las concentraciones de cada sustancia, que es lo que se llama ley diferencial de velocidad. Así, para la formación del yoduro de hidrogeno, la velocidad de formación del yoduro de hidrogeno, esto es, la llamada velocidad de la reacción directa, que representaremos por V d, está regida por la siguiente leydiferencial: Vd = kd [H2] [I2] Por otro lado, la velocidad de la reacción inversa, esto es, la descomposición del yoduro de hidrogeno, que representamos por Vi, vendrá regida por la ley diferencial: Vi = ki [HI]2 Estas leyes diferenciales expresan, respectivamente, la velocidad directa, cuando se elimina el yoduro de hidrogeno que se va formando, o la velocidad inversa, cuando se eliminan el hidrógeno yel yodo que se van formando. En la práctica esto es muy difícil de realizar, por lo que, excepto en el caso de las velocidades iniciales, lo que se suele medir es la velocidad neta, resultante de estas dos velocidades opuestas, esto es, v = Vd – Vi. 1

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ANÁLISIS QUÍMICO

La velocidad de una reacción puede expresarse por una ecuación sencilla, como las de Vd y Vi, o de forma general:V = k[A] α [B] β Siendo A y B las sustancias reaccionantes. Se llama orden de la reacción, respecto a A, al exponente α con que va afectada su concentración en la ley d i f e r e n c i a l . De modo similar, β es el orden de la reacción respecto a la sustancia B. La suma de todos los exponentes, α+β, se llama orden total de la reacción. Así, por ejemplo, la reacción de formación del yoduro dehidrógeno, es de orden uno, con respecto al hidrógeno (o con respecto al yodo), y el orden total es dos; se dice que es una reacción de segundo orden. También la descomposición del yoduro de hidrógeno, es una reacción de segundo orden, tanto respecto al HI, como al total, puesto que sólo figura una sustancia. Los exponentes que indican el orden de una reacción no son, en general, iguales a los...