Cinetica quimica
Páginas: 13 (3127 palabras)
Publicado: 17 de junio de 2010
VELOCIDAD Y EQUILIBRIO
Junto con los aspectos materiales y energéticos de las reacciones, la química se interesa por los detalles del proceso en sí. La rapidez de la reacción, los factores que influyen en ella, el mecanismo de la reacción o conjunto de pasos intermedios y la situación de equilibrio en las reacciones reversibles, constituyen algunos de estos detalles que completan la descripciónfundamental de los procesos químicos.
Para que un proceso químico sea observable es preciso que se lleve a efecto con cierta rapidez. Así, por ejemplo, a pesar de los elevados porcentajes de oxígeno y nitrógeno existentes en la composición del aire, la reacción:
N2 + O2 ® 2NO
tiene lugar con tal lentitud, que es prácticamente inobservable. En ocasiones, por el contrario, una reacciónpuede verificarse con tal rapidez que se convierta en explosiva. La combustión del hidrógeno constituye un ejemplo típico de este tipo de reacciones.
Una reacción química cuyo ritmo de transformación sea lento, no suele tener ningún interés en la industria química, ya que, por lo general, lo que se busca con la reacción es la obtención de un determinado producto en cantidades apreciables. Loanterior pone de manifiesto la necesidad de conocer la rapidez con la que los reactivos se transforman en productos en una reacción química,es decir, su velocidad. La parte de la química que se preocupa del estudio de la evolución de las reacciones químicas,de su velocidad y de la influencia de los diferentes factores que pueden afectarla recibe el nombre de cinética química.
LA VELOCIDAD DE LOSPROCESOS
El concepto de velocidad de reacción
Se define la velocidad v de una reacción, como la cantidad de reactivo que se consume, o la de producto que se forma, por unidad de volumen en la unidad de tiempo.
Dado que la cantidad de sustancia por unidad de volumen en una disolución, se denomina concentración, y teniendo en cuenta que, por lo general, tanto los reactivos como los productos sehallan en disolución, ya sea líquida, sólida o gaseosa, la velocidad de reacción representa la variación de concentración de una cualquiera de las sustancias que intervienen en la reacción por unidad de tiempo.
Para una reacción del tipo:
A + B ® C + D
donde A y B representan los reactivos y C y D los productos, la velocidad se puede expresar, recurriendo a la notación de incrementos, en laforma:
v = Δ[C]/Δt
y se mide en mol/l.s.
Recordando el significado de Δ/Δt como la rapidez con la que varía algo, la anterior expresión indica que v es, en efecto, la rapidez con la que varía (aumenta) la concentración ([ ]) del producto C con el tiempo. Junto con la anterior, son expresiones equivalentes de la velocidad:
v = -Δ[A]/Δt = -Δ[B]/Δt = Δ[D]/Δt
dado que, si la masa semantiene constante, la velocidad con la que aparecen los productos tiene que ser igual a la velocidad con la que desaparecen los reactivos. El signo negativo se introduce para compensar el que corresponde a la disminución de la concentración de los reactivos; de este modo, el valor de la velocidad resulta igual y positivo cualquiera que sea la sustancia A, B, C o D elegida.
Para una reacción comola de síntesis del yoduro de hidrógeno:
H2 + I2 ® 2Hl
por cada mol de hidrógeno molecular H2que se consume, se producen dos moles de yoduro de hidrógeno Hl; como ambos procesos se dan al mismo tiempo, la velocidad de aparición del producto es, en este caso, el doble de la de desaparición de uno cualquiera de los reactivos. La velocidad de reacción ha de ser única y viene dada por cualquierade las ecuaciones siguientes:
v = -Δ[I2]/Δt = -Δ[H2]/Δt = Δ[HI]/2.Δt
Para una reacción más general, del tipo:
aA + bB ® cC + dD
el resultado anterior puede expresarse en la forma:
La determinación de la velocidad de reacción
En general, la velocidad de una reacción varía con el tiempo, pues al principio la concentración de los reactivos es elevada, pero a medida que la reacción...
Junto con los aspectos materiales y energéticos de las reacciones, la química se interesa por los detalles del proceso en sí. La rapidez de la reacción, los factores que influyen en ella, el mecanismo de la reacción o conjunto de pasos intermedios y la situación de equilibrio en las reacciones reversibles, constituyen algunos de estos detalles que completan la descripciónfundamental de los procesos químicos.
Para que un proceso químico sea observable es preciso que se lleve a efecto con cierta rapidez. Así, por ejemplo, a pesar de los elevados porcentajes de oxígeno y nitrógeno existentes en la composición del aire, la reacción:
N2 + O2 ® 2NO
tiene lugar con tal lentitud, que es prácticamente inobservable. En ocasiones, por el contrario, una reacciónpuede verificarse con tal rapidez que se convierta en explosiva. La combustión del hidrógeno constituye un ejemplo típico de este tipo de reacciones.
Una reacción química cuyo ritmo de transformación sea lento, no suele tener ningún interés en la industria química, ya que, por lo general, lo que se busca con la reacción es la obtención de un determinado producto en cantidades apreciables. Loanterior pone de manifiesto la necesidad de conocer la rapidez con la que los reactivos se transforman en productos en una reacción química,es decir, su velocidad. La parte de la química que se preocupa del estudio de la evolución de las reacciones químicas,de su velocidad y de la influencia de los diferentes factores que pueden afectarla recibe el nombre de cinética química.
LA VELOCIDAD DE LOSPROCESOS
El concepto de velocidad de reacción
Se define la velocidad v de una reacción, como la cantidad de reactivo que se consume, o la de producto que se forma, por unidad de volumen en la unidad de tiempo.
Dado que la cantidad de sustancia por unidad de volumen en una disolución, se denomina concentración, y teniendo en cuenta que, por lo general, tanto los reactivos como los productos sehallan en disolución, ya sea líquida, sólida o gaseosa, la velocidad de reacción representa la variación de concentración de una cualquiera de las sustancias que intervienen en la reacción por unidad de tiempo.
Para una reacción del tipo:
A + B ® C + D
donde A y B representan los reactivos y C y D los productos, la velocidad se puede expresar, recurriendo a la notación de incrementos, en laforma:
v = Δ[C]/Δt
y se mide en mol/l.s.
Recordando el significado de Δ/Δt como la rapidez con la que varía algo, la anterior expresión indica que v es, en efecto, la rapidez con la que varía (aumenta) la concentración ([ ]) del producto C con el tiempo. Junto con la anterior, son expresiones equivalentes de la velocidad:
v = -Δ[A]/Δt = -Δ[B]/Δt = Δ[D]/Δt
dado que, si la masa semantiene constante, la velocidad con la que aparecen los productos tiene que ser igual a la velocidad con la que desaparecen los reactivos. El signo negativo se introduce para compensar el que corresponde a la disminución de la concentración de los reactivos; de este modo, el valor de la velocidad resulta igual y positivo cualquiera que sea la sustancia A, B, C o D elegida.
Para una reacción comola de síntesis del yoduro de hidrógeno:
H2 + I2 ® 2Hl
por cada mol de hidrógeno molecular H2que se consume, se producen dos moles de yoduro de hidrógeno Hl; como ambos procesos se dan al mismo tiempo, la velocidad de aparición del producto es, en este caso, el doble de la de desaparición de uno cualquiera de los reactivos. La velocidad de reacción ha de ser única y viene dada por cualquierade las ecuaciones siguientes:
v = -Δ[I2]/Δt = -Δ[H2]/Δt = Δ[HI]/2.Δt
Para una reacción más general, del tipo:
aA + bB ® cC + dD
el resultado anterior puede expresarse en la forma:
La determinación de la velocidad de reacción
En general, la velocidad de una reacción varía con el tiempo, pues al principio la concentración de los reactivos es elevada, pero a medida que la reacción...
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