Fundamentos Cinetica Meatlurgica

INGENIERIA CIVIL METALURGICA

UNIDAD I:
CONCEPTOS DE
CINÉTICA METALÚRGICA

INGENIERIA CIVIL METALURGICA

Contenido
• UNIDAD I: Conceptos de cinética metalúrgica
1) Termodinámica

2) Cinética Química
3) Clasificación de las reacciones
4) Definición de la velocidad de reacción.
5) Variables que afectan la velocidad de reacción

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1) TERMODINÁMICAINGENIERIA CIVIL METALURGICA

INTRODUCCIÓN
aA + bB

cC + dD

Puntos de vista para su estudio:
Termodinámico
Cinético

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Permite saber dos cosas:
 Momento en el que una reacción alcanza el equilibrio

AB  CD
a Ca D
K
a Aa B
K = constante de equilibrio
(actividades de productos / actividades de reactivos)

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Si una reacción es espontánea

Ejemplo 1: Agua a partir de sus componentes

1
H 2 ( g )  O 2 ( g )  H 2 O ( l)
2

G = -198 kJ/mol a 25 °C
G = H – T S

Esta reacción es espontánea porque G es negativa
PERO........
Para que se produzca, es necesario:

1)Acelerarla con catalizador (e.g. platino) o
2)Iniciarla con chispa que aumente la temperatura

INGENIERIA CIVIL METALURGICAEjemplo 2: Oxidación de sacarosa

C12H 22O11  12O 2  12CO 2  11H 2 O

G = - 5693 kJ/mol

Esta es más espontánea que la anterior porque su G es
más negativa

PERO.......
La oxidación de sacarosa en nuestro cuerpo sigue una vía
metabólica en la que participan catalizadores, i.e. enzimas

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NO permite saber...




Velocidad con la cualocurre la reacción
Duración total de la reacción
Estados intermedios por los que transcurre la
reacción

NO incluye al tiempo como variable, sólo considera la
diferencia de propiedades del sistema entre estados
inicial y final

¿Por qué la situación es así en los ejemplos anteriores?

Estudiar los procesos químicos desde un punto de vista
termodinámico NO ES suficiente para comprenderlosINGENIERIA CIVIL METALURGICA

2) CINETICO

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La Cinética Química estudia dos aspectos básicos de
las reacciones químicas:

 Descripción del mecanismo de reacción: Conjunto de
pasos y estados intermedios que se producen
durante la reacción
 Formulación de una ley de velocidad para describir
con detalle la velocidad con la que se lleva a cabo lareacción

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MECANISMO DE REACCIÓN

Reacción elemental
La que se produce
con la formación de
sólo un complejo
activado y superando
sólo una barrera de
energía de activación

Reacción compleja
La que transcurre mediante dos o más reacciones elementales

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Complejo
activado

Complejo
activado
Energía
de activación

Energíade activación

Productos
Reactivos

H < 0

Productos
AVANCE DE LA REACCIÓN

Reacción exotérmica

H > 0

Reactivos
AVANCE DE LA REACCIÓN

Reacción endotérmica

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Molecularidad
Número de moléculas que toman parte como reactivos en
una reacción elemental

Cl 2  2Cl 

unimolecular

Cl   H 2  HCl  H 

bimolecular

H   Cl 2  HCl Cl  bimolecular
H   HCl  H 2  Cl  bimolecular
El conjunto de reacciones elementales de una reacción
completa se denomina MECANISMO DE REACCIÓN

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3) CLASIFICACION DE LAS
REACCIONES QUIMICAS

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• Reacciones homogéneas: Catalizadas y no catalizadas

• Reacciones heterogéneas: Catalizadas y no catalizadas

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4) DEFINICION DE LA VELOCIDAD
DE REACCION

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ECUACIÓN DE VELOCIDAD Y ORDEN DE REACCIÓN
Concentración
instantánea
del componente i

Grado de avance
de una reacción a
volumen constante

(+) Productos
(-) Reactivos

Ci (t )  C
x
ri

0
i

Coeficiente
estequiométrico

Concentración
inicial del
componente i

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