Práctica 2 Orgánica II

ANTECEDENTES

a) Cinética Química, definición e importancia.

La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general (Difusión, ciencia de superficies, catálisis). La cinética química es un estudio puramente empírico y experimental; el área química que permite indagar en las mecánicas de reacción se conoce como dinámica química.

b) Ecuación de rapidez o ley de rapidez general.

Considérese la siguiente ecuación química general:

A + B + . . . . Productos

La rapidez de reacción usualmente es proporcional a las concentraciones de los reactivos ([A], [B], …) cada una elevada a una potencia, de modo que la ecuación de rapidez general se puede expresar de la siguiente manera:

Rapidez = k [A]α [B]β . . . .

c) Órdenes de reacción individuales, orden de reacción total y constante de rapidez.

Dada la ecuación de rapidez, la constante de proporcionalidad k se denomina constante de rapidez, su valor es independiente de las concentraciones, pero depende de la temperatura, presión y medio de reacción. Los exponenciales α, β, etc., se conocen como órdenes de reacción individuales e indican la relación de la rapidez de reacción con la concentración de cada uno de los reactantes: el exponente α es el orden de reacción con respecto a la concentración del reactante A, β es el orden de reacción con respecto al reactante B, y así sucesivamente. Los órdenes de reacción pueden ser enteros o fraccionarios, y pueden tener un valor de cero, no tienen ninguna relación con los coeficientes estequiométricos. La suma de los órdenes de reacción individuales se conoce como orden total de la reacción.

Orden total de reacción = α+β+. . .

El valor de los órdenes de reacción individuales y del orden de reacción total debe ser determinado experimentalmente.

d) Efecto de la temperatura en la rapidez de una reacción (ecuación de Arrhenius).

La ecuación de Arrhenius es una expresión matemática que se utiliza para comprobar la dependencia de la constante de velocidad (o cinética) de una reacción química con respecto a la temperatura a la que se lleva a cabo esa reacción.

Dicho de manera breve, la ecuación de Arrhenius da la dependencia de la constante de velocidad k de reacciones químicas a la temperatura T (en temperatura absoluta, tales como kelvins o grados Rankine) y la energía de activación Ea", de acuerdo con la expresión:

donde:

• : constante cinética (dependiente de la temperatura)

• : factor preexponencial o factor de frecuencia. Indica la frecuencia de las colisiones.

• : energía de activación, expresada en J/mol.

• : constante universal de los gases. Su valor es 8,3143 J•K-1•mol-1

• : temperatura absoluta [K]

e) Ecuaciones diferenciales para las cinéticas de reacción de 1er y 2do orden total.

Considérese una reacción química típica:

aA + bB → pP + qQ

Las letras minúsculas (a, b, p, y q) representan los coeficientes estequiométricos, mientras que las letras mayúsculas representan a los reactivos (A y B) y los productos (P y Q). De acuerdo a la definición del Libro Dorado de la IUPAC la velocidad instantánea de reacción v (también r o R) de una reacción química que se

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