Cinetica Quimica

Cinética Química
La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general (Difusión, ciencia de superficies, catálisis). La cinética química es un estudio puramente empírico y experimental; la química cuántica permiteindagar en las mecánicas de reacción, lo que se conoce como dinámica química.
Ejemplos:
 La ecuación de velocidad de las siguientes reacciones
a)NO(g)+O3(g)→NO2(g)+O2(g)si sabemos que la reacción es de primer orden con respecto a cada reactivo;

b)2CO(g)+O2(g)→2CO2(g)si sabemos que es de primer orden con respecto al O2 y de segundo orden con respecto al CO.

Solución:
a)v=k•[NO]•[O3]b)v=k’•[CO]2•[O2]
 La isomerización del ciclopropano:
(CH2 ) 3 --> CH 3 - CH=CH 2

 Finalmente, la descomposición del pentóxido de dinitrógeno:
2 N2 O5 --> 4 NO2 + O2

 Disociación del ácido iodhídrico:
2 HI --> I2 + H2
 Síntesis del ácido iodhídrico:
I2 + H2 --> 2 HI

 Hidrólisis de un éster:
RCO2 R' + NaOH --> RCO2 Na + R'OH
 Dimerización dehidrocarburos:
2 C4 H6 --> C8 H12

Ejemplos: cambio conformacional o reacción de disociación.
Reacción:
Ley de velocidad:
Solución integrada:



En cualquier reacción de primer orden (del tipo A→B), habrá una caída exponencial de la concentración del reactivo, como se puede ver en el cuadro izquierdo de la gráfica que se muestra a continuación, correspondiente a una reacciónen la que [A0] = 10-3 M y k = 0,1 s-1. Puesto que el producto se forma a medida que desaparece el reactivo, se debería producir un correspondiente incremento exponencial en la concentración del producto.
En cualquier reacción de primer orden, hay también una relación lineal entre el ln[reactivo] y el tiempo, como se puede ver en el cuadro derecho de la gráfica. La pendiente de esta gráficasemilogarítmica es sencillamente –k. Obsérvese, no obstante, que la representación gráfica del ln[producto] frente al tiempo no es una recta.


Una buena aproximación lineal a los datos cinéticos experimentales representados gráficamente como el ln[reactivo] frente al tiempo demuestra que una reacción es de primer orden o pseudo-primer orden (ver a continuación).
El tiempo de vida media de unareacción (t1/2) es el tiempo que tardan en convertirse en productos la mitad de los reactivos. En una reacción de primer orden, t1/2 es una constante y se puede calcular a partir de la constante de velocidad, del siguiente modo:

Velocidad de reacción y constante de equilibrio
En el equilibrio, las concentraciones de reactivos y productos se mantienen constantes y, por tanto, sus derivadasrespecto al tiempo serán cero. Por ejemplo, en el proceso elemental:
NO + CO2 --> NO2 + CO
en el equilibrio la velocidad será:
v = kd [NO]e [CO2 ]e - ki [NO2 ]e [CO]e = 0
y por tanto:
kd [NO]e [CO2 ]e = ki [NO2 ]e [CO]e
por lo tanto, en el estado de equilibrio las velocidades de las reacciones directa e inversa seigualan. Esto se conoce como principio del equilibrio detallado, o también como principio de reversibilidad microscópica. Este principio indica que en el equilibrio todos los procesos elementales están perfectamente balanceados con su reacción inversa, y que la velocidad del proceso directo iguala la velocidad del proceso inverso. El equilibrio es un estado dinámico, donde reactivos y productos sedestruyen y es forman con la misma velocidad.
De la ecuación anterior se puede obtener: [NO2 ]e [CO]e kd
v = ---------------------- = ------
[NO]e [CO2 ]e ki
que nos dice que la constante de equilibrio es igual al cociente...