PRÁCTICA 4 Cinética Química

PRÁCTICA 4: CINÉTICA QUÍMICA
Efecto de la concentración y de la temperatura sobre la velocidad de una
reacción química
OBJETIVOS
1. Entender cómo la variación de la concentración y de la temperatura afectan la velocidad de una reacción.
2. Determinar la Ley de Velocidad completa y la Energía de activación experimental para la reacción estudiada.
3. Discutir sobre las diferentes razones queafectan los resultados experimentales del estudio cinético realizado.

MARCO TEÓRICO [1; 2]
1. Velocidad de Reacción
Para conseguir un mejor aprovechamiento de la práctica a realizar, es necesario dominar los fundamentos y
significado de los conceptos más básicos que se definen a través de la Cinética Química, que es rama de la química
que estudia el avance de las reacciones químicas con respecto altiempo y a la forma en que ocurren.
En primer lugar, debemos definir velocidad de reacción de manera concreta. Para una reacción cualquiera

aA + b B +.....→ c C + d D ....

{1}

Definimos velocidad de consumo o de formación como el cambio en la concentración de una especie dada
con respecto al tiempo. Entonces, se puede hablar de una velocidad de consumo de un reactivo o de formación de
unproducto.
Una velocidad de consumo de un reactivo o de formación de un producto se puede llamar velocidad particular o
∆[ ]
relativa. Por ejemplo, la velocidad relativa a A, en la reacción {1}, es = − ∆ , y así consecutivamente. En esta

ecuación, [A] significa [A]Final – [A]Inicial y t = tFinal – t Inicial. Note que se ha puesto signo menos a la velocidad
relativa del reactivo A. Esto se hace porque depor sí un reactivo se va consumiendo a medida que avanza una
reacción, en tanto que un producto va apareciendo, por lo que el signo menos hace que los valores de la ecuación
(1) se obtengan todos positivos. Esto de poner signo menos a las velocidades relativas a los reactivos se denomina
convención cinética. Note que en toda reacción, las velocidades relativas y la velocidad de reacción seexpresan en concentración/tiempo, generalmente M/s.
Por ejemplo, considere la reacción CH NC → CH CN la cual avanza como se ve en la siguiente tabla:
]
∆[
La velocidad de consumo del reactivo − ∆
cuando han pasado 8000 s será

∆[CH NC]
(0.00314  𝑀 − 0.0165  𝑀)
𝑀
=−
= 1.67 × 10
.
∆t
8000  𝑠 − 0  𝑠
𝑠
Y para el mismo intervalo de tiempo, ésta será la misma velocidad de aparición
−

del CH CN,

]

∆[
∆

, yla misma velocidad de reacción V, pues todos los

coeficientes balanceados son uno.
Como las velocidades relativas y la velocidad de reacción se calculan para un intervalo de tiempo, se les conoce
como velocidades promedio.
Ejercicio 1: a) Explique claramente qué es una velocidad relativa y qué es la velocidad de reacción.
b)¿Cuáles pueden ser otras unidades de V según la ecuación (1)?
Laecuación (1) es sencilla de interpretar: si conocemos cómo varía la concentración de cualquier especie química
en función del tiempo, entonces podremos obtener inmediatamente la velocidad de reacción. Sin embargo, una
cosa es la Velocidad relativa [A]/t, que se calcula para un intervalo temporal dado, y otra es la Velocidad
Instantánea d[A]/dt, que es la derivada de la concentración con respecto a t enun instante dado. Estas dos cosas

las podemos ilustrar mejor con el siguiente ejemplo, que muestra datos cinéticos para la hidrólisis del cloruro de nbutilo, C4H9Cl(l):

C4H9Cl(l) + H-HO(l)→
 C4H9OH(ac) + HCl(ac)

La evolución temporal de la concentración de cloruro de butilo a partir de un tiempo t = 0 y una concentración
inicial 0.1000 M se recoge en la siguientes Tabla 1 y Figura 1:
Tabla 1Datos cinéticos para la hidrólisis del C4H9Cl(l)
Concentración
Velocidad
Tiempo t (s)
[C4H9Cl] (M)
Media (M/s)
0.0
0.1000
1.9 x 10-4
50.0
0.0905
100.0
0.0820
1.7 x 10-4
150.0
0.0741
1.6 x 10-4
200.0
0.0671
1.4 x 10-4
300.0
0.0549
1.22 x 10-4
400.0
0.0448
1.01 x 10-4
500.0
0.0368
0.80 x 10-4
800.0
0.0200
0.560 x 10-4
0
1000.0

Por un lado, la Velocidad relativa de cada intervalo Δt en la Tabla...