Cinetica

CINETICA QUÍMICA (Velocidad de reacción).

Velocidad (v).
V = ((x/ (t) ; donde: x : propiedad (concentración, presión, conductividad).

Indica la variación de una propiedad con el tiempo.

Reactantes: Desaparecen con el tiempo (signo negativo).
Productos: aparecen con el tiempo (signo positivo).

Co C (productos)

C (reactantes)

t
Ley diferencial dela velocidad:

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)

n H2 1

= 2n H2 = n HI

n HI 2

De igual forma:

n I2 1 2 n I2 = n HI
=
n HI 2

Si V es constante: [ ] = n / v

v = d [HI] / dt
2 d[H2] = d [ HI]
2 d [I2] = d [ HI]

- 2 d[H2] = d [HI] -d[H2] = ½ d [HI]
dt dt dt dt

- 2 d[I2] = d[HI] - d[I2] = ½ d[HI]
dt dt dt dt

V = (expresada en función del reactante)

2A + B 3C

n A = 2 3 n A = nC
n C 3 2

3 d [A] = d[C]3nB = nC 3d[B] = d[C]
2

- 3 d[A] = d [C] - 1 d[A] = 1 d [C]
2 dt dt 2 dt 3 dt

- 3 d [B] = d [C] -d[B] = 1 d[C]
2 dt dt dt 3 dt

Ley Integral de Velocidad: viene de desarrollar la ley diferencial de velocidad. Se debe conocer el orden de reacción.

Orden: factor exponencial que acompaña la propiedad que se está midiendo(presión, etc.), el cual no necesariamente coincide con la estequiometría de la reacción.

A + B C

V = K [A]( [B](
Donde:
( : orden con respecto a A.
( : orden con respecto a B.
( + ( : orden de reacción.

“ No necesariamente ( + ( coinciden con el coeficiente estequiométrico, excepto en las reacciones elementales”.
Ej:
A + 2B C v1 = k [A] [B] 2
C + 3x 2D v2 = k [C][D] 3

D + E F v3 = k [D] [ E]

Estas son reacciones elementales que darán lugar a la reacción final:

A + 3x + 2B + 2E 2F Reacción final

Importante: ahora NO se conoce el orden de la reacción, no confundir con los coeficientes estequiométricos. Esta reacción ya no es elemental.

Ley integrada para:
1. Orden uno
2. Orden dos
2.1Para un solo reactante.
2.2Para dos reactantes con igual estequiometría y concentración inicial.
2.3 Para dos reactantes con distinta estequiometría y concentración inicial.
3. Orden cero.

Orden uno.
4A B v= k [A]
V= -1 d[A] = d[B]
4 dt dt

Trabajando en función del reactante:

-1 d[A] = k[A] - d [A] = 4 k[ A]
4 dt dt

- (∫ d[A]/ dt = ∫ 4kdt ∫ d[A] /dt = - ∫ Kt

ln C/Co = -Kt

Gráficamente:
Ln C - Ln Co = - K t.

Ln C

Ln Co

Pendiente = K

Unidades de K = (t –1); seg. –1, min. –1 , etc.

Tiempo de vida media (t ½): tiempo que debe transcurrir para que la concentración inicial se reduzca a la mitad de su valor. ¿Cómo se expresa t ½ en una reacción de orden uno?

Ln Co /2 = - k t ½ Ln1/ 2 = - k t ½
Ln Co

- 0,693 = - k t ½ t ½ = 0,693/ k

El tiempo de vida media en una reacción de primer orden no de pende de la concentración inicial.

Orden 2 (1 reactante):

A B V = K [A] 2

V = - d[A] = d[B] - d[A] = k [A] 2 - d[A] = k dt
dt dt dt [A] 2

∫ - d[A]/ [A] 2 = ∫ k dt 1 / [A] – 1 /[A]o = k t1 / [A] = 1 / [A]o + k t

1 /[A]

Pendiente = k

1 / [A]o

t

Unidades de k = c –1 t –1

t ½: 2 / [A]o + 1 /[A]o = k t ½

2 1 - 1 = k t ½ 1 = k t ½ t ½ = 1
[A]o [A]o [A]o k[A]o

Reacciones de orden dos

Dos reactantes: A + B C

Si [A] = [B] V = K[A][B]=[A]2 [A]-1 + [A]o-1 = k t

Para [A] ≠ [B] pero con...