Quimica Talentos

Plan de Nivelación Académica

TALENTOS

Química

Autor:
Germania Micolta S.
Coordinador: M.Sc. Germania Micolta S. MG.

Lección 1

Cinética
1.1 Introducción

Cuando en el laboratorio se realiza una reacción química, estamos interesados
en conocer qué tan rápido ocurre la reacción. El área de la química relacionada
con la velocidad de reacción, la secuencia de etapas en que ocurre la reacciónse
conoce como Cinética Química.
La Cinética Química es muy importante desde el punto de vista ambiental
y económico. En la atmósfera por ejemplo, el mantenimiento o la perdida de la
capa de ozono, la cual nos protege de los peligrosa radiación ultravioleta del sol,
depende de la velocidad de reacción que produce y destruye las moléculas de O3.
En la industria química, el proceso de síntesis deamoníaco, usado como un
fertilizante, depende de la velocidad a la cual el N2 y H2 pueden convertirse en
NH3.
En este capítulo, se describe la velocidad de reacción y se examina como ellas
son afectadas por variables tales como la concentración y la temperatura.
1.2 Velocidad de reacción

La velocidad de las reacciones químicas difiere considerablemente. Algunas,
como por ejemplo la combinación delsodio y el bromo, ocurren instantáneamente, sin embargo otras, como por ejemplo la oxidación del hierro, son lentas.
Para describir la velocidad de reacción cuantitativamente, se debe especificar,
qué tan rápido cambia la concentración de un reactivo o un producto por unidad
de tiempo
R P
Cambio de Concentración
Velocidad =
Cambio del tiempo
Se define la velocidad de reacción como el cambio de laconcentración de un
reactante o un producto por unidad de tiempo (M/s).

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Convenio Universidad del Valle - Alcaldía de Santiago de Cali

V -

A
t

V

B
t

D[A] = Cambio en la concentración de A (Reactivo) respecto a un
periodo de tiempo Dt.
Porque [A] disminuye con el tiempo, D[A] es negativo

D[B] = Cambio de concentración en B(producto) respecto a un
periodo de tiempo ∆t.

Ejemplo 1
En lafigura 1 se observa la transformación de las esferas negras en grises
como un modelo representativo de la aparición de las moléculas representadas
por las esferas grises a través del tiempo, hasta que queda muy poco de las esferas
negras al final de la reacción

Figura 1. Cambio de reactivos (esferas negras) a productos (esferas grises) con el tiempo.

Gráficamente este fenómeno se puede representarcomo se muestra a continuación

Grafico 1. Cambio del número de moléculas vs tiempo, para una reacción general de la
transformación de A en B.

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Ejemplo 2
La descomposición termal en fase gaseosa del pentóxido de dinitrógeno,
N2O5, produciendo el dióxido de nitrógeno gaseoso café y el oxígeno molecular:

2N2O5(g)
Incoloro

4NO2(g) + O2(g)
CaféIncoloro

El cambio en concentración como función del tiempo puede determinarse midiendo el incremento en la presión como la conversión de 2 moléculas gaseosas
en 5 moléculas gaseosas. Otra alternativa es monitorear el cambio de la concentración midiendo la intensidad del color café debido al NO2. La tabla 1 muestra
los cambios en concentración de reactivos y productos como una función del
tiempo a55ºC.

Concentración (M)
Tiempo (s)

N2O5

NO2

O2

0
100
200
300
400
500
600
700

0.0200
0.0169
0.0142
0.0120
0.0101
0.0086
0.0072
0.0061

0
0.0063
0.0115
0.0160
0.0197
0.0229
0.256
0.0278

0
0.0016
0.0029
0.0040
0.0049
0.0057
0.0064
0.0070

Tabla 1. Concentración como función del tiempo a 55 ºC para la reacción de descomposición
del pentóxido de dinitrógeno.

La velocidad de reacción se define comoel incremento en la concentración de
uno de los productos por unidad de tiempo o como el decrecimiento en la concentración de un reactante por unidad de tiempo.
En la descomposición del N2O5, la velocidad de formación del O2 está dada
por la ecuación:

Recuerde que O2 representa la concentración molar del O2 y O2 el cambio en
la concentración molar de O2; ∆t es el cambio del tiempo y

∆[O 2...