Cinética Química
Es el estudio de las velocidades de las reacciones químicas .
La velocidad de la reacción es el cambio en la concentración de las especies por unidad de tiempo
La velocidad de la reacción tiene por unidades moles por litro por (unidades de) tiempo, expresado como mol L–1 s–1
(Gp:) H2O2 es consumido rápidamente
(Gp:) H2O es formado
(Gp:) O2 es formado a la mitad del H2O
(Gp:) Progreso de la reacción
Cinética Química
Velocidad de reacción
(Gp:) Concentración
(Gp:) Tiempo
(Gp:) 2 H2O2(aq) 2 H2O (l) + O2 (g)
La velocidad de la reacción es el cambio en la concentración de las especies por unidad de tiempo
Velocidad de reacción es calculada dividiendo la expresión de velocidad por el coeficiente estequiomètrico
Considerar : 2 H2O2 ? 2 H2O + O2
Para aA + bB ? cC + dD,
(Gp:) O
(Gp:) O
(Gp:) H
(Gp:) D
(Gp:) D
(Gp:) ]
(Gp:) [
(Gp:) ]
(Gp:) [
(Gp:) 1
(Gp:) t
(Gp:) t
(Gp:) Velocidad
(Gp:) D
(Gp:) =
(Gp:) D
(Gp:) –
(Gp:) =
(Gp:) 2
(Gp:) 2
(Gp:) 2
(Gp:) 2
(Gp:) t
(Gp:) D
(Gp:) d
(Gp:) t
(Gp:) C
(Gp:) c
(Gp:) t
(Gp:) B
(Gp:) b
(Gp:) t
(Gp:) A
(Gp:) a
(Gp:) D
(Gp:) D
(Gp:) =
(Gp:) D
(Gp:) D
(Gp:) =
(Gp:) D
(Gp:) D
(Gp:) –
(Gp:) =
(Gp:) D
(Gp:) D
(Gp:) –
(Gp:) =
(Gp:) ]
(Gp:) [
(Gp:) 1
(Gp:) ]
(Gp:) [
(Gp:) 1
(Gp:) ]
(Gp:) [
(Gp:) 1
(Gp:) ]
(Gp:) [
(Gp:) 1
(Gp:) Velocidad
Velocidad de reacción
(Gp:) Concentraciones
de los reactivos
(Gp:) Otras
variables
(Gp:) Catalizador:
Velocidad
(Gp:) Temperatura
Factores de lo que depende la velocidad
Expresión de la ley de velocidad
La ley de velocidad para reacciones químicas relata la velocidad de reacción dependientes de la concentración de reactivos
Para aA + bB ? cC + dD
La ley de velocidad es v = k[A]m[B]n
Los exponentes en la ley de velocidad deben determinarse experimentalmente. Ellos no son derivados de los coeficientes estequiometrico
Ley de velocidad
Los valores de los exponentes en la ley de velocidad establece el orden de reacción
v = k[A]m[B]n
Para el reactante A,
si m = 1, reacción es de primer orden en A
si m = 2, reacción es de segundo orden en A
La constante de proporcionalidad , k, es la constante de velocidad y sus valores dependen de la temperatura y de la presencia de catalizadores
Diferencia entre velocidad y constante de velocidad, k
La constante de velocidad es constante a lo largo de toda la reacción, independiente de las concentraciones iniciales de los reactivos
Para las reacciones diferentes de orden cero, la velocidad y la constante de velocidad son numéricamente igual solo cuando las concentraciones de todos los reactivos son 1M. Las unidades son diferentes
La velocidad y la constante de velocidad tienen el mismo valor e unidades solamente en las reacciones de orden cero
v= k[A]0
Método de la velocidad inicial
El método de la velocidad inicial envuelve una series de experimentos en donde la concentración inicial de uno de los reactivos permanece constante y la de los otros reactivos son variables en un cierto múltiplo.
v = k [NO]2 [Cl2]
(Gp:) Experimento [ NO]inicial [ Cl2]inicial velocidad inicial Ms-1
Relación entre el orden de reacción y la concentración
Si duplico una concentración inicial
Para reacciones de orden -cero, la velocidad no es afecta
Para reacciones de orden- uno, la velocidad se duplica
Para reacciones de orden- dos, la velocidad se cuadriplica
Para reacciones de tres, la velocidad aumenta ocho veces
t1/2= [NH3]0 / 2 k
2NH3 (g) ?? N2 (g) + 3 H2 (g)
k = M s-1
Reacciones de orden cero
(Gp:) – ?[NH3]
?t
(Gp:) v =
[ NH3 ] t = [NH3 ]0 – k. t
= k [NH3]0 = k
La vida media es proporcional a la concentración inicial de reactivo
La velocidad tiene un mismo valor en todos los puntos y es independiente de la concentración inicial de reactivo
Reacción de orden cero
La constante de velocidad k que representa a la pendiente negativa de ese grafico
(Gp:) Concentración (M)
(Gp:) Tiempo (s)
(Gp:) – ?[NH3]
?t
(Gp:) v =
= k [NH3]0 = k
La velocidad de la reacción es una constante
[ NH3 ] t = – k. t + [NH3 ]0
y = – mx + b
Reacción de primer orden
La reacción de primer orden es la reaccion en donde un simple reactivo se convierte en producto.
v = k[A]1 = k[A]
La integración de la ley de velocidad es una ecuación que describe la concentración de reactivo en función del tiempo
ln{[A]t/[A]0} = ln[A]t – ln[A]0 = –kt
(Gp:) EOS
(Gp:) ln[A]t = –kt + ln[A]0
(Gp:) y = – mx + b
Medida de la velocidad de reacción
Tiempo (s) Masa de O2(g) [H2O2](M)
(Gp:) Velocidad instantanea a t = 300 s
(Gp:) Velocidad inicial
(Gp:) Promedio de velocidad desde 0 a 600 s
(Gp:) Tiempo (s)
Ejemplo de reacción de primer orden
pendiente =-k
Tiempo (s)
Intercepción= ln[H2O2] 0
ln[H2O2]t = -k t + ln[H2O2]0
Vida media de la reacción
La vida media (t½) de la reacción es el tiempo en que tarde en consumirse la mitad de la concentración inicial
ln[A]t – ln[A]0 = -k t
ln½[A]0 – ln[A]0 = –k t½
ln(½) = –k t½
t½ = –ln(½)/k = –(–0.693)/k = 0.693/k
Tiempo (s)
Página siguiente  |