CIC Cinetica I para imprimir 4xpag

Programa (I)

Curso CINÉTICA HETEROGÉNEA

Cinética de la reacción química
Conceptos básicos
Expresión de velocidad de reacción: modelos teóricos
Reacciones de primer, segundo y tercer orden

Cinética de reacciones catalíticas
heterogéneas

Reacciones complejas: reversibles, paralelas, consecutivas
Ejemplo: reacciones enzimáticas

Catálisis heterogénea:
Etapas que intervienen en la velocidadglobal
Adsorción. El modelo de Langmuir

Vicente Cortés Corberán

Modelos cinéticos de reacciones heterogéneas
Modelos cinéticos tipo Langmuir-Hinshelwood: tipos de control

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP)
C.S.I.C., Madrid

Modelo Rideal-Eley
Modelo Mars-van Krevelen
1

2

Cinética heterogénea, CIC, 2014

Programa (II)

Cinética de la reacción química

Obtención y análisis de datoscinéticos
Efecto de las etapas de difusión
Medida de la velocidad de la reacción

Cinética de una reacción química es el conocimiento de

Análisis cinético:

la velocidad de reacción y su relación con los parámetros

Esquema reactivo: Curvas de selectividad

de operación: pi (ci), T, t.

Planteamiento de modelos.
Discriminación de modelos. Criterios estadísticos y químicos
Ejemplo: Oxidación parcial deisobuteno

Cinética heterogénea, CIC, 2014

r  f p i , T, t 
3

Cinética heterogénea, CIC, 2014

4

Cinética de la reacción química

Cinética de la reacción química

Toda reacción puede contemplarse bajo dos aspectos:

 Dinámico: velocidad de reacción y dirección de ésta
Se estudia mediante la Cinética

 Estático: dirección y extensión de la reacción
Se estudia mediante la Termodinámica(Equilibrio)

 se pueden sacar conclusiones sobre el mecanismo

aA + bB ⇄ cC + dD


Cc Dd
Kc 
Aa Bb

Mecanismo de la reacción es el conjunto de procesos elementales
que transcurren simultáneamente o por etapas y que dan lugar a la
velocidad global observada.

5

Cinética heterogénea, CIC, 2014

6

Cinética heterogénea, CIC, 2014

Cinética de la reacción química

Cinética de la reacciónquímica
Velocidad de reacción es la variación con el tiempo de la concentración
de una de las sustancias, reactivos o productos, que toman parte de la
reacción

Molecularidad es el número de moléculas que participan en un
proceso elemental

aA+bB→cC+dD

Molec.


CH 3 NNCH 3  2CH 3  N 2

1

MONOMOLECULAR

I 2  H 2  2HI

2

BIMOLECULAR

Cl 2  2 NO  2ClON

3

TRIMOLECULAR





dB
dt

dC
dtdD
dt

para evitar influencia de los coeficientes estequiométricos:

r

(poco frecuente)

Cinética heterogénea, CIC, 2014

dA 
dt

7

Cinética heterogénea, CIC, 2014

1 dA 
1 dB 1 dC 1 dD



a dt
b dt
c dt
d dt

8

Cinética de la reacción química

Cinética de la reacción química
Orden de reacción es la suma de los exponentes a los que se elevan las
concentraciones cuando se usala expresión potencial de velocidad:

Ecuación de velocidad es la expresión que relaciona la velocidad con
las concentraciones de reactivos y productos

r  f c i 

siendo

j

c i  i

n   ni
i 1

dc1
 k  c1n1  c n2 2  c 3n 3    c nj
j
dt

NO CONFUNDIR


MOLECULARIDAD
donde ni (exponente de la concentración del componente i en dicha
expresión) es llamado orden de reacción respectoa dicho componente

9

Cinética heterogénea, CIC, 2014

v  kA n

Estequiometría

Valor experimental

del paso elemental

Resultante global

La reacción se produce por colisión de 2 moléculas:
A + A → A + producto

c i  i

v  k r A 2  z
z  2n 2  2

k: constante de velocidad
n: orden de reacción

2º orden



donde z = nº de colisiones

kT
m

 = diámetro. molecular
m = masa molecular2 N Av RT 
2
kr 
103  M 
1/ 2

Ley de Arrhenius

Cinética heterogénea, CIC, 2014

10

Cinética heterogénea, CIC, 2014

Teoría de las colisiones

B
n k  A 
T

k  Ae



Reacciones unimoleculares: teorías

A  producto

dA 
dt

Orden de reacción



Reacciones unimoleculares

v  f ci , T, P   

dc1
 k  c1n1  c n2 2  c 3n 3    c nj
j
dt

Se llama constante de velocidad...