Cinetica de reaccion

CINETICA DE REACCION

INTRODUCCIÓN

El área de la química que estudia la velocidad o rapidez con la que ocurre una reacciónse denomina cinética química. La importancia de la cinética química abarca dos aspectos:

- predecir la velocidad que tendrá una reacción en unas condiciones determinadas de presión, temperatura, concentración, catalizador,…

- determinar y comprender el mecanismo por el que tiene lugar una reacción.

La velocidad de una reacción química está afectada por varios factores, de los cuales los más sobresalientes son:

1.- Concentración de los reactivos

2.- Temperatura

3.- Catalizador

4.- Estado físico de los reactivos

VELOCIDAD DE REACCION

La velocidad (v) indica la variación de una propiedad con el tiempo.

V=Δx/ΔT

Donde: x = propiedad (concentración, presión, conductividad, …).

La velocidad de la reacción expresa la rapidez con que se consume un reactivo dado o se forma un producto.

Reactantes: desaparecen con el tiempo (signo negativo).

Productos: aparecen con el tiempo (signo positivo).

Para la siguiente reacción: A B

para un intervalo de tiempo dado, podemos expresar la velocidad media de reacción como el aumento del número de moles de B a lo largo de un intervalo de tiempo.

Velocidad media de formación de B =+(Δ(moles de B))/ΔT=-(nB^f-n°B)/(Tf-To)

Podemos también expresar la velocidad en función de las moles de A.

Velocidad media de desaparición de A=-(Δ(moles de A))/ΔT=-(nA^f-n°A)/(Tf-To)

Velocidad media formación de B = Velocidad media de desaparición de A

Velocidad en término de concentración. Si el volumen no cambia podemos expresar la velocidad de una reacción en término de la concentración.

Velocidad media formación de B =+(Δ(B))/ΔT

La velocidad instantánea se obtiene de la tangente que toca la curva en el punto de interés. Esto nos da la velocidad a cualquier tiempo.

Velocidad instantánea de formación de B =+(d(B))/dT

La velocidad instantánea se aproxima a la velocidad media cuando el intervalo de tiempo se acerca a cero.

Normalmente hablaremos de la velocidad instantánea como de la velocidad de una reacción.

Velocidad de reacción y estequiometría. ¿qué sucede cuando las relaciones estequiométricas no son uno a uno?

Para la reacción

2HI (g) H2 (g) + I2 (g)

puesto que desaparecen dos moles de HI por mol de yodo e hidrógeno, la velocidad de desaparición de HI es el doble de la de aparición de I2 e H2.

Para igualar velocidades debemos dividir la velocidad de desaparición de HI por dos

En general para una reacción

FACTORES DE LOS QUE DEPENDE LA VELOCIDAD.

3.1.- DEPENDENCIA DE LA VELOCIDAD CON LA CONCENTRACION: LEY DE VELOCIDAD. ORDEN DE REACCIÓN.

Ecuación de velocidad. Ecuación que relaciona la velocidad de la reacción con las concentraciones de los reactivos.

Las ecuaciones de velocidad para casi todas las reacciones tienen la forma

V=K [A]m[B]n…

Los exponentes m y n se denominan órdenes de reacción y la suma de los mismos es el orden global de reacción.

Orden de reacción: El orden de reacción es el factor exponencial que acompaña a la concentración (o cualquier propiedad que se está midiendo, ej. Presión) en la ecuación de velocidad, el cual no está relacionado con la estequiometria de la reacción Ejemplo

2N2O5(g) 4 NO2(g) + O2(g) v = k [N2O5]

CHCl3(g) + Cl2(g) CCl4(g) + HCl(g) v = k [CHCl3] [Cl2]1/2

H2(g) + I2(g) 2 HI(g) v = k [H2] [I2]

El orden de reacción no corresponde a los coeficientes estequiométricos. En muchas reacciones el orden de reacción es 0, 1 , 2 o número fraccionario.

Constante de velocidad. Constante que relaciona la velocidad con las concentraciones de los reactivos en la ecuación de velocidad.

k = velocidad /(concentración)orden global(n)

Unidades de las constantes de velocidad: k = M t-1/Mn=M1-nt-1

DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LA ECUACION DE VELOCIDAD

La ecuación de velocidad nos indica como cambia la velocidad de una reacción a una temperatura específica conforme modificamos las concentraciones de los reactivos.

La ecuación de velocidad para cualquier reacción química debe determinarse de forma experimental. Existen diferentes métodos para obtener la ley de velocidad de una reacción:

Leyes diferenciales de velocidad

Velocidades iniciales.

Ley integral de velocidadviene de integrar la ley diferencial de velocidad para un orden de reacción dado. Se debe conocer el orden de reacción.

Leyes integradas para un sólo reactante. Vamos a considerar la obtención de la ley de velocidad para reacciones de tipo A  B, es decir en que la velocidad se puede expresar en término de

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