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2º de Bachillerato. Cinética química.






Para que una reacción química tenga lugar no sólo es necesario que esté favorecida termodinámicamente, sino que además, es necesario que se de a una velocidad suficiente.

La combustión del fósforo de una cerilla es un fenómeno rápido, pero el fósforo permanece en contacto con el oxígeno del aire sin alterarse, a menos queel calor del roce inicie el proceso.

En algunos casos interesa acelerar las reacciones químicas, como en los procesos industriales de fabricación de productos. En otras ocasiones interesa retardar los procesos, como en la conservación de alimentos.

La cinética química estudia la velocidad a la que ocurren las reacciones químicas, los factores que la determinan, las leyes y teorías que ladeterminan.


En este tema estudiaremos la velocidad en la que ocurren las reacciones, los factores que modifican dicha velocidad y las teorías que permiten explicar dichos factores. Veremos los distintos tipos de catalizadores y su mecanismo de actuación, así como algunas de sus aplicaciones industriales.




Objetivos



• Conocer el significado de la velocidad de una reacción.
•Idear y valorar experiencias que permita obtener la ecuación de velocidad de una reacción.
• Comprender el significado del mecanismo de una reacción.
• Conocer las teorías que explican cómo transcurren las reacciones químicas, es decir, la evolución de la energía del sistema a medida que se produce la reacción.
• Entender los factores que influyen en la velocidad de una reacción yaprender a modificarlos en el sentido que permitan acelerar o retardar los procesos químicos según nos convengan.
• Valorar la importancia de los catalizadores como modificadores de la velocidad de una reacción.


En una reacción química los reactivos desaparecen progresivamente en el transcurso de la reacción, mientras los productos aparecen. La velocidad de reacción permite medir cómo varíanlas cantidades de reactivos y productos a lo largo del tiempo.

Utilizando la concentración como medida de la cantidad de sustancia se define la velocidad de reacción como la variación de concentración de reactivo o producto por unidad de tiempo.

Para una reacción genérica expresada por:

aA + bB → cD + dD

definimos la velocidad de reacción como:

V a =
−d [ A ] V =
dtb
−d [ B ]
dt



Puesto que los reactivos desaparecen será negativa y por tanto la definición implica un valor positivo de la velocidad de reacción.


































En las curvas de la figura se observa cómo la pendiente de la recta tangente a la curva correspondiente al reactivo A es negativa, mientras la pendiente de la curva del producto C es positiva.
La velocidad de unareacción en un instante dado es igual a la pendiente de la recta tangente a la curva concentración-tiempo, en el punto correspondiente a ese instante.


Las unidades de la velocidad de reacción son mol·l-1s-1.

Definida de esta manera, y dado el ajuste de la reacción, se hace evidente que estas velocidades no son iguales, dado que dependen del coeficiente estequiométrico, pudiendo afirmarse:Ecuación de velocidad

La velocidad de reacción se obtiene experimentalmente. A partir de las velocidades iniciales de reacción para los reactivos y variando sus concentraciones iniciales, se puede determinar la expresión matemática que relaciona la velocidad con las concentraciones. A esta expresión se le conoce como ley diferencial de velocidad o ecuación de velocidad.

v= k [ A ]α [ B]β


Los exponentes α y β se denominan órdenes parciales de reacción. La suma α + β se llama orden total de reacción.

Aunque en algunas reacciones simples α y β podrían coincidir con los coeficientes estequimétricos, en general no es así, y deben determinarse experimentalmente.

La constante k se denomina constante de velocidad. Su valor es característico de cada reacción y depende de la...