FQ380 clase14y15 prim2014 Cinetica

Facultad de Ciencias Exactas
Departamento de Ciencias Químicas

Dra. Nancy Pizarro U.

CINÉTICA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Br2 (ac) + HCOOH (ac)
2Br- (ac) + 2H+ (ac) + CO2 (g)

tiempo

393 nm
luz

Detector

[Br2]

Absorción

393 nm

Br2 (ac)

CINÉTICA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Br2 (aq) + HCOOH (aq)

Tiempo(s)

2Br- (aq) + 2H+ (aq) + CO2 (g)

tiempo

d[Br2]
dt

pendiente de
la tangentependiente de
la tangente
pendiente de
la tangente

velocidad instantánea = velocidad para un momento específico

CINÉTICA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
2H2O2 (ac)

2H2O (l) + O2 (g)

PV = nRT
n
RT = [O2]RT
V
1
[O2] =
P
RT

P=

medir P con el tiempo

d[O2]
1 dP
velocidad =
=
dt
RT dt

CINÉTICA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Se estudia la velocidad y los mecanismos de las reacciones
químicas. (Estudio deprocesos que no están en equilibrio).
Para la reacción global:
a A + b B + c C + …. → e E + f F + ….
Donde a, b, … , e, f, … son coeficientes estequiométricos y la
velocidad de consumo de reactivos o de formación de productos
es proporcional a estos coeficientes:

1 dnA
a dt

1 dnB
.....
b dt

1 dnE
e dt

1 dnF
f dt

J

Velocidad de
conversión

J es una propiedad extensiva. Se divide por el volumen paratransformarla en propiedad intensiva:

J
V

1
V

1 dnA
a dt

1d A
a dt

r

Velocidad de
reacción

CINÉTICA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
La velocidad de reacción, r, se puede escribir como:

r

1d A
a dt

1d B
b dt

.....

1d E
e dt

1 dF
f dt

N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)

Ejemplo:

r

1 d N2
1 dt

1 d H2
3 dt

1 d NH 3
2 dt

La velocidad de reacción, r, depende de T, P, concentración
(fasehomogénea).

ECUACIÓN CINÉTICA O LEY DE VELOCIDAD
Trabajando a T, P y V ctes., la velocidad de reacción, r, dependerá
sólo de la concentración de las especies químicas de la reacción,
por ejemplo:
CH3-Cl (g) + H2O (g)

CH3-OH (g) + HCl (g)

Experiencia

[CH3-Cl] (mol/l)

[H2O] (mol/l)

v (mol·L–1·s–1)

1
2
3

0,25
0,50
0,25

0,25
0,25
0,5

2,83
5,67
11,35

Entonces se encuentra que r depende de [CH3-Cl]y de [H2O] ,
es decir:

r k CH 3 Cl

H 2O

Ecuación Cinética o
Ley de Velocidad de reacción

ECUACIÓN CINÉTICA O LEY DE VELOCIDAD
En general para cualquier reacción la ley de velocidad es:

r k A

B

C ..... L

k: constante cinética de velocidad
(constante específica de velocidad
o coeficiente de velocidad)

, , ,…, : ordenes parciales
Son nos enteros o fracciones
(positivos o negativos)

Sedefine el orden total de la reacción “n” como la suma de los
ordenes parciales:
n=

+

+ +… +

ECUACIÓN CINÉTICA O LEY DE VELOCIDAD
Trabajando a T, P y V ctes., la velocidad de reacción, r, dependerá
sólo de la concentración de las especies químicas de la reacción,
por ejemplo:
CH3-Cl (g) + H2O (g)

CH3-OH (g) + HCl (g)

Experiencia

[CH3-Cl] (mol/l)

[H2O] (mol/l)

v (mol·L–1·s–1)

1
2
3

0,250,50
0,25

0,25
0,25
0,5

2,83
5,67
11,35

Entonces se encuentra que r depende de [CH3-Cl] y de [H2O] ,
es decir:

r k CH 3 Cl

H 2O

Ecuación Cinética o
Ley de Velocidad de reacción

ECUACIÓN CINÉTICA O LEY DE VELOCIDAD
Ejemplos en fase gaseosa:
H2 (g) + Br2 (g) → 2 HBr (g)

2 N2O5 (g) → 4 NO2 (g) + O2 (g)
H2 (g) + I2 (g) → 2 HI (g)

H 2 Br
r k
1 j HBr

1

2

Br2

r k N 2O5

r k H2 I2

Ejemplos enfase disolución:
I2 H2O2 (ac) → 2 H2O (l) + O2 (g)

r k H 2O2 I

“Los ordenes parciales difieren de los coeficientes estequiométricos”

Deben determinarse experimentalmente y NO a partir de la ecuación
química global.

REACCIÓN GLOBAL Y ETAPAS ELEMENTALES:
MECANISMOS DE REACCIÓN
Las ecuaciones químicas nos dan la estequiometría global de la
reacción pero no nos dice como ocurre esta reacción.
Porejemplo para la reacción:
I2 H2O2 (ac) → 2 H2O (l) + O2 (g)

r k H 2O2 I

Se proponen 2 etapas elementales y cada etapa elemental tiene
una molecularidad definida:
Etapa 1:
Etapa 2:

H2O2 + I- → H2O + IOIO- + H2O2 → H2O + O2 + I-

REACCIÓN GLOBAL Y ETAPAS ELEMENTALES:
MECANISMOS DE REACCIÓN
Otro ejemplo:

2 N2O5 (g) → 4 NO2 (g) + O2 (g)

Se proponen 3 etapas elementales y cada etapa elemental...