Trabajo de quimica

Cinética Química

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1. Para la reacción siguiente, indique como se relaciona la velocidad de desaparición de cada reactivo con la velocidad de aparición de cada producto: B2H6(g) + 3 O2(g) → B2O3(s) + 3 H2O(g) Solución Como punto de partida se expresará la velocidad de la reacción en términos de la desaparición de B2H6: v=∆[B2 H 6 ] ∆t

Esta expresión lleva signo negativo para que lavelocidad resulte positiva, ya que la concentración de reactante va disminuyendo con el tiempo. Para indicar como se relaciona esta velocidad con la velocidad de desaparición del O2, se tiene que utilizar la ecuación equilibrada, que indica que 1 mol de B2H6 reacciona con 3 moles de O2, o sea la velocidad de desaparición del O2 es 3 veces mayor que la velocidad de desaparición de B2H6, ya que cuandodesaparece 1 mol de B2H6 al mismo tiempo desaparecen 3 moles de O2. Como la velocidad de desaparición del O2 es 3 veces mayor que la velocidad de desaparición del B2H6, para igualar ambas velocidades se debe multiplicar la velocidad de desaparición de O2 por 1/3, quedando entonces: v=∆[B2 H 6 ] ∆t =1 ∆[O 2 ] 3 ∆t

Haciendo un razonamiento análogo se relaciona la velocidad de desaparición de B2H6con la velocidad de aparición de cada uno de los productos: La velocidad de aparición de B2O3 es igual a la velocidad de desaparición de B2H6, ya que ambos presentan coeficiente 1 en la ecuación, por lo tanto: v=∆[B2 H 6 ] ∆t =1 ∆[O 2 ] 3 ∆t = ∆[B2O3] ∆t

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Capítulo 1

La expresión para la velocidad de aparición de B2O3 es positiva, debido a que la concentración de esta especie aumentacon el tiempo. Lo mismo ocurre con el agua, que también es un producto de la reacción. La velocidad de aparición de agua es 3 veces mayor que la velocidad de desaparición de B2H6 y, al igual que con el O2, se tiene que multiplicar la primera por 1/3 para igualarlas, quedando entonces: v=∆[B2 H 6 ] ∆t =1 ∆[O 2 ] ∆[B2O3] 1 ∆[H 2O] = = 3 ∆t 3 ∆t ∆t

Si se analiza la expresión obtenida finalmente,que relaciona las velocidades de desaparición de reactantes con las velocidades de aparición de productos, se puede observar que para realizar de manera más sencilla esta relación, basta multiplicar cada expresión de velocidad por el recíproco del coeficiente estequiométrico que le corresponde a la especie en la ecuación equilibrada.

2. El rearreglo del metil isonitrilo, CH3NC, se estudió en fasegaseosa a 215ºC y se obtuvieron los datos siguientes:
Tiempo (s) 0 2000 5000 8000 12000 15000 [CH3NC] 0,0165 0,0110 0,00591 0,00314 0,00137 0,00074

Calcular la velocidad promedio de la reacción para el intervalo entre cada medición. Solución Aplicando la expresión de la velocidad: v=-

[CH 3 NC]t - [CH 3 NC]t0
t - to

Para

to = 0 y t = 2000 s: v=0,0110 - 0,0165 2000 - 0 = 2,75 × 10- 6M s -1

Para

to = 2000 s y t = 5000 s:

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v=Para

0,00591 - 0,0110 5000 - 2000

= 1,70 × 10- 6 M s -1

to = 5000 s y t = 8000 s: v=0,00314 - 0,00591 8000 - 5000 = 9,23 × 10- 7 M s -1

Para

to = 8000 s y t = 12000 s: v=0,00137 - 0,00314 12000 - 8000 = 4,42 × 10-7 M s -1

Para

to = 12000 s y t = 15000 s: v=0,00074 - 0,00137 15000 - 12000 = 2,1 × 10- 7M s -1

3. Utilizando los datos del problema 2, haga un gráfico de [CH3NC] en función del tiempo. Trace las tangentes a la curva a t = 3500 s. Determine la velocidad instantánea a ese tiempo. Solución Primero se confecciona el gráfico [CH3NC] vs. tiempo:

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Capítulo 1

Una vez confeccionado el gráfico se traza una línea tangente a la curva en el punto t = 3500 s. Luego se determina lapendiente a esta recta

Tomando 2 puntos de la recta: x1 = 800 x2 = 8000 y1 = 0,013 y2 = 0,001

se obtiene la pendiente de la recta: m= y 2 - y1 x 2 - x1 = 0,001 - 0,013 8000 - 800 = - 1,67 × 10- 6

Como el gráfico representa la variación de la concentración de un reactante en función del tiempo, entonces la velocidad corresponde a -m, o sea la velocidad de reacción a 3.500 s es 1,67 ×...