CINETICA QUIMICA
1.
¿Qué pasa?
2.
¿Qué tan rápido pasa?
3.¿Hasta qué punto pasa?
1.
Ecuación balanceada
2.Cinética
CINETICA QUIMICA
Area de la química que se ocupa de la
rapidez o velocidad de las reacciones
Objetivos:
•
Estudiar los factores que influyen en la
velocidad de reacción:
1.
Concentración, estados físicos, temperatura y
catalizadores
Factores que influyen en las velocidades
de reacción:
•
Estado físico de los reactivos:
Para que se de una reacción, las moléculas
deben chocar entre sí, a mayor “contacto”
mayor velocidad de reacción.
Mezclas homogéneas > mezclas heterogéneas
•
Concentración de los reactivos:
•
Temperatura de reacción:
La velocidad de las reacciones aumenta con
la temperatura ( al aumentar la energía
cinética, las moléculas chocan con mayor
frecuencia y mayor energía)
•
Catalizadores:
Velocidades de reacción
• La rapidez se define como el cambio de la concentración por
unidad de tiempo
• Δ molaridad/ Δ t
• Velocidad media (B):
Δ[B] / Δ t
Velocidad media (A): - Δ[A] / Δ t
Se consume
A B
13.1
V = - Δ[A]
Δt
V = Δ[B]
Δt
Velocidades de reacción
•
Para la reacción:
Velocidades de reacción
•
Para la reacción:
Velocidades de reacción y
estequiometría
• Para la reacción:
2HI(g)
→
H2(g) + I2(g)• Velocidad media = -
Δ
[HI] / 2Δ
t =Δ
[H2] /Δ
t =Δ
[I2] /Δ
t• En general para la reacción: aA +bB
→
cC + dD la velocidadesta dada por:
Problema
• Para la reacción: 2 O3(g) → 3O2(g)
• la velocidad de aparición del O2 es 6,0X10-5 mol/Ls, ¿cuál es la velocidad de desaparición del O3?
• Velocidad media = - Δ [O3] / 2 Δt = Δ[O2] / 3Δt
Despejando: - Δ[O3] / Δt = Δ[O2] / Δt x 2/3
Velocidades de reacción y concentración
• Para la reacción:
NH4+(ac) + NO2-(ac) → N2(g) + 2H2O(l)
Se estudia la velocidad al medir la concentración de NH4+ , NO2- o el volumen de N2 recogido en función del tiempo
Velocidades de reacción y concentración
•
Para la reacción:
NH
4+(ac)
+ NO
2-(ac)→
N
2(g)+ 2H
2O
(l)Velocidades de reacción y concentración
•
Para la reacción general:
aA +bB
→
cC + dDLa ecuación de velocidad tiene la forma general:
Velocidad = k [A]
m[B]
nConstante de velocidad
m y n son números enteros 0,1 o 2, se denominan
Velocidades de reacción y concentración
•
Para la reacción:
NH
4+(ac)
+ NO
2-(ac)→
N
2(g)+ 2H
2O
(l)Velocidad = k [NH
4+]
1[NO
2-
]
1•
La reacción es de
primer orden
con respecto al amonio
y también de primer orden con respecto al nitrito.
•
El
orden general
de la reacción es de segundo orden
Velocidades de reacción y concentración
• Para la reacción: A +B
→
CVelocidad = k [A] [B]2
• La reacción es de primer orden con respecto a A y de
segundo orden con respecto al B.
• El orden general de la reacción es de tercer orden.
• Si se duplica la concentración de A, la velocidad se duplica.
• Si se duplica la concentración de B, la velocidad se
Velocidades de reacción y concentración
•
Una reacción es de orden cero, si un cambio en
la concentración de los reactivos no cambia la
velocidad.
•
Una reacción es de primer orden, si doblando la
concentración se dobla la velocidad.
Problema
• Se midió la velocidad inicial para la reacción:
A + B
→
CUsando diferentes concentraciones iniciales de A y B encontrando los siguientes resultados:
• Determine: la ecuación de velocidad, el valor de la
constante y la velocidad de la reacción cuando [A] = 0,050 mol/L y [B] = 0,100 mol/L
Experimento [A] mol/L [B] mol/L Velocidad inicial mol/Ls
1 0,100 0,100 4,0 x 10 -5
2 0,100 0,200 4,0 x 10 -5
Observaciones:
Si se duplica [B] la velocidad inicial no cambia
Si se duplica [A] la velocidad inicial se cuadruplica
Para la reacción: A + B → C
Velocidad = k [A]m [B]n
Conclusiones:
La reacción es de orden cero con respecto a B y de segundo orden con respecto a A
Velocidad = k [A]2 [B]0 = k [A]2
velocidad = k [A]2
k = velocidad = 4,0 x 10 –5 mol/Ls = 4,0 x 10 –3 (mol/L) -1 s
[A]2 ( 0,100mol/L) 2
Velocidad = k [A]2 = 4,0 x 10 –3 (Mol/L) -1 s [0,050 mol/L]2
Problema
•
Para la reacción 2A + B
→
2C
•
Determine la ecuación para la velocidad
Experimento [A] mol/L [B] mol/L Velocidad inicial mol/Ls
1 0,100 0,100 4,0 x 10 -5
2 0,200 0,200 3,2 x 10 -4
3 0,200 0,100 16,0 x 10 -5
Se define vida media de una reacción como:
El tiempo necesario para que la concentración de un reactivo descienda a la mitad de su valor
original (se efectúe el 50% del proceso)
[A]
t
½
=
½
[A]
0
Para una reacción de primer orden:
La vida media no
depende de la
concentración
inicial, solo de la
velocidad de la
reacción
t1/2 =
k
Para una reacción :
Un producto para análisis microbiologicos tiene una vida media de 6 semanas sistema de primer orden, si su concentración inicial (momento en que se distribuye en laboratorios) es de 0,24 mol/L y el fabricante establece una concentración analítica útil de 0,060 mol/L, determine ¿cuanto tiempo máximo puede estar el reactivo en los estantes de la bodega del laboratorio?.
a) 1,5 semanas b) 3 semanas c) 6 semanas d) 12 semanas e) 18 semanas
a) 6 semanas b) 3 semanas c) 1,5 semanas
d)
12 semanas
e) 18 semanas
VIDA MEDIA (Problema)
0,12
0,06 0,24
Para reacciones de primer orden:
• El gráfico de ln[A]t en función de t es una línea recta con pendiente -k e intercepto ln[A]0.
Cambio en la concentración con el
tiempo
Para reacciones de segundo orden:
Velocidad = k [A]2
Cambio en la concentración
con el tiempo
CUIDADO CON LAS UNIDADES s o minutos
= kt +
[A]0 1 [A]t
=
t1/2
k[A]0 1
VIDA MEDIA
Al aumentar la temperatura de la reacción, la velocidad se incrementa
Se aumenta la frecuencia y fuerza de las colisiones entre las moléculas
Catalizadores: modifica la rapidez de una
reacción química sin sufrir cambio permanente
Catalizadores: modifica la rapidez de una
reacción química sin sufrir cambio permanente
Catalizadores: modifica la rapidez de una
reacción química sin sufrir cambio permanente
Catalizadores y velocidad
En los sistemas biológicos las enzimas son los catalizadores
PERMANGANATO DE POTASIO
PERMANGANATO DE POTASIO
• 2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 6H+ 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O
•
Es catalizada por el Mn
2+, es una reacción
autocatalizada
•
