Colisiones


GUIA DE EJERCICIOS N° 7
“FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN”
Sra. Alicia Lilian Lizama Cordero (Ing. Químico).
Profesor: Héctor Adrián Soto Ruiz.
INACAP 2000.


Introducción.

Esta guía de ejercicios incluye: los factores que afectan la velocidad de reacción, las leyes que lo rigen, ejercicios desarrollados de aplicación a la ley de acción de las masas, al principio de LeChatelier, y al concepto de equilibrio químico.
Por ultimo se presenta un set de ejercicios para que el alumno los desarrolle.

Objetivos.

Identificar los factores que afectan el equilibrio químico.
Desarrollar ejercicios de aplicación al equilibrio químico.

La velocidad de una reacción química se ve afectada por:

La concentración de los reactivos: al aumentar la concentración aumentala velocidad.
La presión en reacciones de estado gaseoso: al aumentar la presión aumenta la velocidad.
El área superficial en reacciones en estado sólido: al aumentar la superficie aumenta la velocidad.
La temperatura del sistema: al aumentar la temperatura la velocidad aumenta mucho. En una reacción química típica, la velocidad se duplica por cada aumento de 10 °C en la temperatura.
Laadición de un catalizador: al añadir un catalizador adecuado incrementa la velocidad. Un catalizador es una sustancia que acelera la reacción sin que él mismo se consuma en el proceso.

Teoría de las colisiones.

Todos estos hechos pueden explicarse usando la teoría de las colisiones que dice:
Para que dos sustancias reaccionen, sus partículas:
Deben colisionar con la suficiente enrgía pararomper los enlaces existentes.







Ley de acción de las masas.

En 1867, los químicos noruegos Guldberg y waage estudiaron las relaciones cuantitativas entre la velocidad de reacción y los aumentos o disminuciones de la concentración de los reactivos. Comprobaron que si un mol de la sustancia A se combina con un mol de la sustancia B, y la velocidad de reacción es v, se verifica que:Si dos moles de A reaccionan con un mol de B, la velocidad de reacción será 2v;
Si dos moles de A reaccionan con dos moles de B, la velocidad de reacción será 4v;
Si cuatro moles de A reaccionan con tres moles de B, la velocidad de reacción será 12v.

Se deduce de lo que antecede que la velocidad de reacción es proporcional al producto de las concentraciones de las sustancias reaccionantes.Se puede expresar así dicha conclusión:

K: constante de proporcionalidad.
v = K [A] * [B] siendo [A] y [B]: concentraciones de las
sustancias reacciones expresadas
en mol/dm3.

Aplicando esta fórmula a la reacción entre bromo e hidrógeno, la velocidad de reacción es:

v = K [Br2] * [H2]

Pero si las sustancias reaccionantes no se combinan en la relaciónde mol a mol, como por ejemplo:

2 H2 + O2 2H2 O
(dos moles) (un mol) (dos moles)

podemos expresar la reacción de la siguiente manera:

H2 + H2 + O2 2 H2 O

y por lo tanto resulta:

v = K [ H2 ] [ H2 ] [ O2 ] . . . v = K [ H2 ]2 [ O2 ].




De los ejemplos anteriores llegamos al enunciado general de la llamada leyde acción de las masas:

La velocidad de reacción es directamente proporcional al producto de las concentraciones de las sustancias reaccionantes, elevadas a una potencia igual al número de moles que indica la ecuación estequiométrica.


Por ejemplo, en la reacción:

n A + m B + p C + q D r E + s F

será v = K [A]n [B]m [C]p [D]q

Esta ecuación es válida parasustancias en solución y reactivos gaseosos, porque puede variar su concentración. En cambio la concentración de las sustancias puras es constante y la ley no es aplicable.

Equilibrio químico

Si un mol de hidrógeno (gas incoloro) y un mol de vapor de yodo (violeta) se colocan en un recipiente cerrado y se los calienta hasta 445 °C, el sistema se aclara por la formación de yoduro de hidrógeno,...