Chilemorron

UES Cinética Química y Nanotecnología

CINÉTICA QUÍMICA.

Es aquella rama de la físico-química que estudia la velocidad de las reacciones y sus mecanismos. La cinética complementa a la termodinámica al proporcionar información de la velocidad y mecanismos de transformación de reactivos en productos. La velocidad de una reacción depende de la naturaleza de las sustancias, temperatura yconcentración de los reactivos. Un incremento de temperatura produce casi invariablemente un aumento de velocidad; el aumento de la concentración inicial origina una aceleración en la velocidad.

Para la reacción C2H5I   º  C2H4 + HI
[pic]
El cambio en concentración del reactivo es negativo porque desaparece y por esto la rapidez de desaparición se expresa:
[pic]
Si se expresa en términos de losproductos el cambio en concentración es positivo y la rapidez se expresaría como:
[pic]
y debido a la estequimetría de la reacción las rapideces son equivalentes y las dos ecuaciones anteriores se pueden igualar.
[pic]
Si la reacción tiene especies con estequiometrías no equivalentes como por ejemplo:
2N2O5  º  4NO2 + O2
Entonces,
[pic]
ya que por cada mol de N2O5 que desaparece, se formandos de NO2 y ½ de O2.
A. Determinación del orden de reacción
1. Método de rapidez inicial (Método diferencial de Van't Hoff) - se hacen una serie de experimentos donde la concentración inicial del reactivo se varía y se observa como varía la rapidez de la reacción.
Ejemplo:
νA A  º ν B B
Queremos determinar el orden de la reacción con respecto al reactivo A. Para eso variamos la concentraciónde la especie y observamos la relación con la rapidez.
|Experimento |[A]0, Molaridad |[pic] |
|1 |M |(r0)1 |
|2 |2M|(r0)2 |

Entonces la razón[pic] tendrá un valor dependiente del valor de n.
[pic]
2. Método de aislación - para dos o más reactivos, uno de los reactivos se varía sistemáticamente manteniendo la concentración de los otros reactivos constante y observando como varía la rapidez de reacción.Ejemplo:
Para la reacción 2NO(g) + Br2(g) º 2NOBr(g)
|Experimento |[NO]0, M |[Br2]0, M |[pic] |
|1 |0.1 |0.1 |12 |
|2 |0.1 |0.2 |24|
|3 |0.1 |0.3 |36 |
|4 |0.2 |0.1 |48 |
|5 |0.3 |0.1 |108|

[pic]
Para evaluar a
[pic]
Entonces la ley de rapidez es: [pic]
Aunque por casualidad los coeficientes estequiométricos en esta reacción son iguales a los órdenes, NO HAY UNA RELACIÓN DIRECTA ENTRE LOS COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS DE LA ECUACIÓN QUÍMICA BALANCEADA Y LOS ÓRDENES CON RESPECTO A CADA REACTIVO. El único caso cuando existe unarelación directa entre el orden y el coeficiente estequiométrico es cuando la reacción ocurre en un solo paso (i.e. reactivos se convierten en productos en un solo paso)
La constante se evalúa usando uno de los experimentos, usando todos y evaluando un promedio o llevando a gráfica el log r0 contra el log de la concentración inicial cuando hay suficientes datos para hacerlo.
[pic]
3. Método...