Fisicoquimica. CINETICA QUÍMICA (Velocidad de reacción).
Adry096Documentos de Investigación13 de Noviembre de 2016
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CINETICA QUÍMICA (Velocidad de reacción).
Velocidad (v).
V = (Δx/ Δt) ; donde: x : propiedad (concentración, presión, conductividad).
Indica la variación de una propiedad con el tiempo.
Reactantes: Desaparecen con el tiempo (signo negativo).
Productos: aparecen con el tiempo (signo positivo).
[pic 1]
[pic 2]
Co C (productos)[pic 3]
C (reactantes)
[pic 4]
t
Ley diferencial de la velocidad:
H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)[pic 5]
n H2 1
= 2n H2 = n HI[pic 6][pic 7][pic 8]
n HI 2
De igual forma:
n I2 1 2 n I2 = n HI[pic 9]
= [pic 10][pic 11]
n HI 2
Si V es constante: [ ] = n / v
v = d [HI] / dt
2 d[H2] = d [ HI]
2 d [I2] = d [ HI]
- 2 d[H2] = d [HI] - d[H2] = ½ d [HI][pic 12]
dt dt dt dt[pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]
- 2 d[I2] = d[HI] - d[I2] = ½ d[HI][pic 17]
dt dt dt dt[pic 18][pic 19][pic 20][pic 21]
V = (expresada en función del reactante)
[pic 22]
[pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27]
2A + B 3C[pic 28]
n A = 2 3 n A = nC [pic 29][pic 30][pic 31]
n C 3 2 [pic 32]
3 d [A] = d[C] 3nB = nC 3d[B] = d[C][pic 33]
2
- 3 d[A] = d [C] - 1 d[A] = 1 d [C][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38]
2 dt dt 2 dt 3 dt
- 3 d [B] = d [C] -d[B] = 1 d[C][pic 39][pic 40][pic 41][pic 42][pic 43]
2 dt dt dt 3 dt
[pic 44]
[pic 45][pic 46]
[pic 47]
Ley Integral de Velocidad: viene de desarrollar la ley diferencial de velocidad. Se debe conocer el orden de reacción.
Orden: factor exponencial que acompaña la propiedad que se está midiendo (presión, etc.), el cual no necesariamente coincide con la estequiometría de la reacción.
A + B C[pic 48]
V = K [A]α [B]β[pic 49]
Donde:
α : orden con respecto a A.
β : orden con respecto a B.
α + β : orden de reacción.
“ No necesariamente α + β coinciden con el coeficiente estequiométrico, excepto en las reacciones elementales”.
Ej:
A + 2B C v1 = k [A] [B] 2[pic 50]
C + 3x 2D v2 = k [C] [D] 3[pic 51]
D + E F v3 = k [D] [ E][pic 52]
Estas son reacciones elementales que darán lugar a la reacción final:
A + 3x + 2B + 2E 2F Reacción final[pic 53]
Importante: ahora NO se conoce el orden de la reacción, no confundir con los coeficientes estequiométricos. Esta reacción ya no es elemental.
Ley integrada para:
- Orden uno
- Orden dos
2.1Para un solo reactante.
2.2 Para dos reactantes con igual estequiometría y concentración inicial.
2.3 Para dos reactantes con distinta estequiometría y concentración inicial.
- Orden cero.
Orden uno.
4A B v= k [A][pic 54]
V= -1 d[A] = d[B][pic 55][pic 56][pic 57]
4 dt dt
Trabajando en función del reactante:
-1 d[A] = k[A] - d [A] = 4 k[ A]
4 dt dt[pic 58][pic 59]
- ∫ d[A]/ dt = ∫ 4k dt ∫ d[A] /dt = - ∫ Kt
ln C/Co = -Kt
Gráficamente:
Ln C - Ln Co = - K t.
[pic 60]
Ln C[pic 61][pic 62][pic 63][pic 64]
Ln Co
Pendiente = K
Unidades de K = (t –1); seg. –1, min. –1 , etc.
Tiempo de vida media (t ½): tiempo que debe transcurrir para que la concentración inicial se reduzca a la mitad de su valor. ¿Cómo se expresa t ½ en una reacción de orden uno?
Ln Co /2 = - k t ½ Ln 1/ 2 = - k t ½[pic 65][pic 66]
Ln Co
- 0,693 = - k t ½ t ½ = 0,693/ k[pic 67]
El tiempo de vida media en una reacción de primer orden no de pende de la concentración inicial.
Orden 2 (1 reactante):
...