Química cinetica.

OBJETO DE ESTUDIO 3   

CINÉTICA QUÍMICA

Resultados de Aprendizaje.

• Determina el orden y velocidad de una reacción a partir de resultados experimentales mediante la aplicación del método de aislamiento o de ecuaciones integrales.
• Analiza la dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura y utiliza la ecuación de Arrhenius para calcular los parámetros cinéticos A y Ea.
• Identifica el concepto de mecanismo de reacción para deducir la ley de velocidad de una reacción.

Actividades Previas.

Resuelva individualmente el siguiente cuestionario anotando cada una de las respuestas en su cuaderno.

1. ¿Qué estudia la cinética química?
2. ¿Por qué es importante determinar la velocidad de una reacción?

Actividades de Desarrollo. 

Mediante una consulta en la bibliografía indicada, conteste lo que se le pide. Puede trabajar en equipos de no más de 5 integrantes, pero debe registrar la evidencia de trabajo en forma individual en su cuaderno.

1. Rapidez de reacción (υ)

1. ¿Cómo se expresa la rapidez de una reacción en términos del reactivo en una reacción estequiométrica simple R→P?
2. ¿Cómo se expresa la rapidez de reacción en términos del producto?
3. Exprese la rapidez de reacción para la siguiente reacción 2R→P.
4. ¿Cómo se expresaría la rapidez de reacción para aA+bB→cC+dD?

1. Orden de reacción

1. ¿Cuál es la ecuación conocida como Ley de rapidez?
2. ¿Qué expresa la Ley de rapidez?
3. ¿Qué se conoce como constante de rapidez?
4. ¿Cómo se puede definir el orden de una reacción?
5. ¿Cómo afectan los coeficientes estequiométricos en el orden de reacción?
6. ¿Qué especifica el orden de reacción?

1. Reacciones de orden cero

1. ¿Cuándo se dice que una reacción es de orden cero?
2. Explique mediante desarrollo matemático como a partir de la ecuación[pic 2][pic 3] se llega a [pic 4][pic 5].

1. Reacciones de primer orden

1. ¿Cuándo se dice que una reacción es de primer orden?
2. Explique mediante desarrollo matemático como a partir de la ecuación[pic 6][pic 7] se llega a [pic 8][pic 9].

1. Reacciones de segundo orden

1. Explique mediante desarrollo matemático como para la reacción A→productos, a partir de la ecuación[pic 10][pic 11] se llega a [pic 12][pic 13].
2. ¿Con qué fórmula se expresa la relación kt en una reacción de la forma A+B→productos.
3. ¿Cuáles son las unidades de la constante de rapidez de una reacción de tercer orden?

1. Vida media de una reacción

1. ¿Qué significa la medición de vida media en una reacción?
2. ¿Con qué fórmula se calcula la vida media en una reacción de primer orden?
3. ¿Con qué fórmula se calcula la vida media en una reacción de segundo orden?

*********************************** PROBLEMAS 1 *************************

1. Determinación del orden de reacción

Investigue en qué consiste cada uno de los siguientes métodos más comunes para determinar el orden de una reacción:

1. Método de Integración.
2. Método Diferencial.
3. Método de Vida Media.
4. Método de Aislamiento.

*********************************** PROBLEMAS 2 y 3 ***********************

1. Molecularidad de una reacción

1. ¿Qué se entiende por mecanismo de reacción?
2. ¿Para qué es importante conocer el mecanismo de reacción?
3. ¿A qué se refiere el término molecularidad de una reacción?
4. Investigue los siguientes términos:

1. Etapas elementales de reacción.
2. Determinante de rapidez.
3. Intermediario del mecanismo de reacción.

Reacciones unimoleculares

1. ¿Qué es una reacción unimolecular?
2. Según el método Lindermann, ¿cuál es la fórmula de la rapidez de formación del producto?
3. ¿Qué sucede con la rapidez de formación del producto a presiones elevadas ≥ 1 atm?
4. ¿Qué sucede con la rapidez de formación del producto a presiones bajas ≤ 0.5 atm?

Reacciones bimoleculares

1. ¿Qué es una reacción bimolecular?

Reacciones trimoleculares

1. ¿Qué es una reacción trimolecular?

*********************************** PROBLEMAS 4 ***********************

1. Reacciones complejas

Reacciones reversibles

1. ¿Qué establece el principio de reversibilidad microscópica?
2. ¿Con qué fórmula se calcula la constante de equilibrio K en este tipo de reacciones?
3. ¿Cómo se representa la rapidez del cambio?

Reacciones consecutivas

1. ¿Qué es una reacción consecutiva?
2. Para la reacción del tipo [pic 14][pic 15] ¿cuál es la fórmula para calcular la disminución de A, B y C?

Reacciones en cadena

1. ¿Qué es una reacción en cadena? Escriba un ejemplo.
2. ¿Cuáles son las etapas de una reacción en cadena?

1. Efecto de la Temperatura sobre la rapidez de reacción

1. ¿Qué es una reacción en cadena? Escriba un ejemplo.
2. Explique la dependencia de k vs T en cada uno de los siguientes gráficos.

[pic 16]

1. Ecuación de Arrhenius

1. ¿Cuál es la ecuación de Arrhenius? Escriba que significa cada una de sus variables.
2. ¿Qué es la energía de activación?
3. ¿Qué se conoce como factor pre-exponencial?
4. ¿Cuál es fórmula para calcular la constante de rapidez a diferentes temperaturas?

*********************************** PROBLEMAS 5 ***********************

Actividades de Integración. 

1. Mediante consulta previa, desarrolle una práctica de laboratorio "Determinación del orden de reacción por el método de integración y método gráfico en cinética química", donde cumpla con los siguientes objetivos:

1. Aplicación de los conceptos teóricos aprendidos.
2. Comprobar experimentalmente la acción de los factores que afectan la velocidad de una reacción.

Bibliografía.

Avery H. E. CINÉTICA QUÍMICA BÁSICA Y MECANISMOS DE REACCIÓN. Editorial Reverté.

Chang R. FISICOQUÍMICA. Mc Graw Hill.

...