Estudiante

CINÉTICA QUÍMICA

1. Velocidad de Reacción

En una reacción general: aA + bB = cC + d , tendremos:

V= -1a ∆A∆t = -1b ∆B∆t = 1c ∆C∆t= 1d ∆D∆t

Ejercicios
1) Consideremos la reacción que es familiar:

2 H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)

Determinaremos la reacción de velocidad de la disminución de cada uno de los reactivos con la velocidad de formación del agua.
Si en el procesohay una disminución de la concentración de oxígeno de 0,2 moles/dm3 en 3 segundos, determinemos las velocidades de los otros componentes.

SOLUCIÓN

Comencemos con establecer la ecuación de velocidades de reacción:

v= - 12 ∆H2∆t= ∆O2∆t= 12 ∆H2O∆t

a) Cálculo de la velocidad de la desaparición de la O2 moles/dm3.s, de acuerdo a lo indicado en el problema.

b) Cálculo de lavelocidad de la desaparición de la H2.

c) Cálculo de la velocidad de formación del H2O

Velocidad de formación de agua, 0.13 moles/dm3.s

2) En la preparación del amoniaco tenemos la reacción:

3H2 g+ N2 g 2NH3 (g)

Si en el proceso hay una disminución de 85 moles/dm3 en 45 minutos, determina la velocidad de disminución de la H2 y el incremento de la NH3 por unidad detiempo.

2.2 Medidas en los cambios de velocidad

En el dibujo tenemos una representación gráfica, considerando un producto, de la relación entre el magnesio sólido y una solución de HCl.

Podemos observar que en la velocidad de esta reacción mientras el tiempo aumenta, el volumen de hidrógeno en cm3 aumenta también. Vemos también que en el Tiempo 5 el volumen permanece constante.2. Teorías de la velocidad de Reacción

De acuerdo a esta teoría, las moléculas deben chocar para reaccionar; la velocidad de reacción es proporcional al número de choques por volumen y por tiempo:

3.3 Energía de activación

Los cambios de energía para una reacción a medida que ella transcurre los podemos representar en un diagrama.
Para la reacción:
A2 + B2 = 2AB

Donde:
A:Suma de energía de los reactivos
B: Energía del complejo activado
C: Energía de los productos
Ea: Energía de activación (diferencia entre la energía de los reaccionantes y la del compuesto activado). = B – A.
∆H: Cambio de entalpía o de calor de reacción

Cuando:
∆H= - la reacción es exotérmica
∆H= + la reacción es endotérmica

Como ejemplo, interpretemos el siguiente gráfico de unareacción.

1.) Escoge la letra que interprete el concepto.
2.) Calcula los valores numéricos.
3.) Explica si la reacción es exotérmica o endotérmica.

Preguntamos:

a) Energía de los reactivos
b) Energía de los productos
c) ∆H de la reacción
d) Ea de la reacción directa
e) Energía del complejo activado

f) La reacción es…………………………… porque ∆H es……………………3. Mecanismo de reacción

Debido a que la etapa lenta limita la velocidad general de reacción, esta se denomina etapa determinante de velocidad. Explicaremos con el siguiente ejemplo:

4. Factores que influyen en la velocidad de la reacción

4.1 Naturaleza de los reactivos

Es importante el estado de subdivisión de los reactantes. Si uno de los reactantes es sólido, se lograráaumentar la velocidad de reacción si se reduce a polvo.

Observamos las curvas en el gráfico de la reacción que utilizamos con frecuencia en el laboratorio:

CaCO3(s) + 2HCl(ac) CO2(g) + H20(l) + CaCl(2)(ac)

4.2 Concentración de los reactivos

La velocidad de la reacción es proporcional a la concentración molar de cada una de las sustancias que entran en la reacción yde la naturaleza de dichas sustancias.

En un cambio de concentración el número de partículas aumenta por unidad de volumen, por lo tanto el número de colisiones aumenta y la velocidad de reacción aumenta. Entonces, la velocidad la podemos expresar como el cambio de concentración por unidad de tiempo.

Por la regla general, a mayor concentración (o presiones en los gases) de los reactivos,...