Energia y equilibrio quimico

UNIDAD Nº 5

ENERGIA Y EQUILIBRIO QUIMICO


5.1 Energía de las reacciones químicas.



1. Energía de activación

Introducción

Cuando se produce una reacción química, no sólo hay una transformación de unas sustancias en otras, sino que también tiene lugar un cambio energético.


Este cambio es tal, que la reacción consume o produce energía, ya sea en forma de calor, trabajomecánico, trabajo eléctrico o energía luminosa

En general, cuando una reacción química absorbe energía se le denomina Endergónica y no es espontánea.

Cuando la libera energía es Exergónica y espontánea


Si sólo se considera el cambio de temperatura del sistema reactivo, cuando se absorbe energía térmica se le denomina Reacción Endotérmica y si la libera Reacción Exotérmica .



Para queexista una reacción química es necesario que las moléculas de los reactivos colisionen entre sí. Para que la colisión sea efectiva es necesario que las moléculas choquen con la orientación adecuada y con la energía suficiente.

[pic]


Por otra parte, una reacción química es consecuencia de la reorganización de los átomos de los reactivos para dar lugar a los productos. Este proceso no selleva a cabo directamente, sino a través de una asociación transitoria de las moléculas o estado intermedio denominado complejo activado.


A la energía necesaria para que los reactivos formen el complejo activado se le llama energía de activación, Ea , y representa la barrera de energía que han de salvar las moléculas para que tenga lugar la reacción.
En los choques moleculares, parte de laenergía cinética puede convertirse en energía potencial. Para que un choque entre las moléculas sea efectivo, es necesario que la energía cinética de las moléculas sea superior a la energía de activación.
En la gráfica se muestra la variación de la energía potencial en el choque de una molécula de O3 con otra de NO hasta formar los productos de reacción NO2 y O2.



Teoría de las colisionesPara que dos sustancias reaccionen, sus partículas:
“Deben colisionar con la suficiente energía para romper los enlaces existentes”.

Las reacciones químicas se producen por los choques eficaces entre las moléculas de reactivos
Veamos la reacción de formación del HI a partir de I2 e H2

[pic]Además del choque adecuado las moléculas tienen que tener una energía suficiente, esta energía mínimase denomina energía de activación.

Energía potencial[pic]
Reacción exotérmica Reacción endotérmica



5.1.2 Catalizadores


Son sustancias que varían la velocidad de la reacción. Normalmente los catalizadores son aceleradores de la velocidad, pero también en algunos casos los catalizadores retardan la reacción. La función de loscatalizadores es modificar la forma de pasar de los reactivos a los productos, pero los catalizadores nunca consiguen que se de una reacción que anteriormente no se daba. El catalizador no aparece en la ecuación estequiometrica de la reacción química y puede ser recuperado íntegramente después de la reacción


Algunos ejemplos de agentes catalíticos son: Platino (Pt), Oxido de manganeso (MnO2),yoduro de potasio (KI), oro (Au) y las enzimas. Tiene la habilidad de acelerar la reacción, pero no tienen la capacidad de hacer que una reacción no espontánea, ocurra.
Los mecanismos catalizados son diferentes al no-catalizado y la energía de activación es menor, y por lo tanto la rapidez aumenta. El agente catalítico no es un reactivo ni un producto, no altera la constante de equilibrio, ni laposición del equilibrio y reduce el tiempo en que se logra el estado de equilibrio. También tiene el mismo efecto en la reacción directa como en la reacción reversa.
Hay agentes catalíticos homogéneos y heterogéneos.
Catalizador homogéneo: Es aquel que se encuentra en la misma fase que los componentes de una reacción química.
Por ejemplo, la reacción de descomposición del peroxido de...