Cinética química

1. Introducción a la cinética química2. Velocidad de reacción3. Factores de los que depende la velocidad4. Orden de reacción y molecularidad5. Ley de Arrhenius

Patricio Gómez Lesarri

Objetivos

1.Definir el término velocidad de reacción

2.Diseñar procedimientos experimentales para medir velocidades de reacción

3. Describir la teoría cinética

4.Definir la energía de activación

5.Describir la teoría de las colisiones

6.Explicar los factores que afectan a la velocidad: temperatura, presión, tamaño de las partículas

7.Explicar las curvas de distribución de Maxwell-Boltzmann y sus efectos sobre la cinética de una reacción

8.Describir el efecto de los catalizadores

1. Introducción

Reacciones rápidas vs. lentas

Velocidad vs calor

Velocidad vs. Espontaneidad

Cinética química

2. Velocidad de reacción Incremento de la concentración

de productos

Disminución de la concentración de reactivos

Unidades

v = 1b

∆ B[ ]∆t

= 1c

∆ C[ ]∆t

= − 1a

∆ A[ ]∆t

v = 1b

d B[ ]dt

= 1c

d C[ ]dt

= − 1a

d A[ ]dt

mol.l−1.s−1

3. Factores que afectan a la velocidad de reacción

Naturaleza de los reactivos

Superficie de contacto

Presencia de catalizadores

Concentración de los reactivos

Temperatura

3. Naturaleza de los reactivosCaracterística propia de

reactivos y productos

Teoría de las colisiones (Lewis, 1920)

Número de choques

Choques eficaces (orientación, energía)

3. Energía de activación

Curso de la reacción

Energía de activación( rápidas/lentas)

Estado de transición (activación)

3. Presencia de catalizadoresSustancia que disminuye la

energía de activación

Mismos reactivos y productos diferente estado de transición

No se consume en la reacción

No afecta al equilibrio (rendimiento) de la reacción: acelera la reacción directa e inversa

3. Superficie de contacto

Mayor exposición de un reactivo equivale a mayor número de moléculas en interacción

4. Concentración de los reactivos: Ley de velocidad

Mayor concentración equivale a mayor numero de choques moleculares

Ley de velocidad

Constante de velocidad

v = K. A[ ] α. B[ ] β

4. Orden de reacción y molecularidad

Órdenes de reacción

Determinación experimental

Molecularidad del proceso

Mecanismo de la reacción

4. Cinética de orden cero Órdenes cero

−d A[ ]dt

= k. A[ ] 0 = k

A[ ] = A[ ] o − k.t

4. Cinética de primer orden Cinética de primer orden

−d A[ ]dt

= k. A[ ]

A[ ] = A[ ] o .e−k.t

4. Cinética de orden dos Segundo orden

−d A[ ]dt

= k. A[ ] 2

1

A[ ]= 1

A[ ] o+ k.t

5. Temperatura: Ley de Arrhenius

Mayor temperatura siempre aumenta exponencialmente la velocidad del proceso

Equivalencia a una disminución de energía de activación

K = A.e−Ea RT

5. Distribución de Maxwell-Boltzmann

Aumento de temperatura

Aumento de la proporción de moléculas con energía mayor que la energía de activación