Asignatura : Química PDCurso: 4°Medio

SD2: Cinética y Equilibrio Químico

“Velocidad de Reacción”Profesora: Lisset Huenchupan

Cinética Química…Es la parte de la química que trata de la velocidad con que suceden lasreacciones, de los factores que influyen en ella y del mecanismo a través delcual los reactivos se transforman en productos.

La velocidad de una reacciónquímica se define como la derivadade la concentración de un reactivoo producto con respecto al tiempoy convertida siempre en un valorpositivo.

Velocidad en un proceso Químico …

Matemáticamente hablando,diremos que la velocidad de unareacción es el límite al que tiende elcociente entre la variación de laconcentración de un reactivo o unproducto y el intervalo de tiempo,cuando éste tiende a cero.

Las unidades de lavelocidad siempre será:mol.L-1.s-1

Ejemplo,

La oxidación del hierro bajo

condiciones atmosféricas es

una reacción lenta que

puede tardar muchos años,

pero la combustión del

butano en un fuego es una

reacción que sucede enfracciones de segundos.

Velocidad de una reacción…

A B

Para una reacción:

Debido a que la concentración

de A disminuye durante el

intervalo de tiempo, ∆[A] es

una cantidad negativa.

Debido a que la concentración

de B aumenta durante el

intervalo de tiempo, ∆[B] es

una cantidad positiva.Para este mecanismo, entenderemos quelos reactivos representados por A debencolisionare efectivamente para que seobtengan los productos representados comoB, y en la medida en que los A disminuyan,los B aumentarán.En síntesis:

Velocidad promedio

=𝑽𝒂𝒓𝒊𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒄𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏

𝑻𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝑻𝒂𝒏𝒔𝒄𝒖𝒓𝒓𝒊𝒅𝒐

Ejemplo Resuelto. La reacción representada por laexpresión A + B C

Donde A es una disolución deconcentración 0,10 M es sometida aprueba experimental, obteniéndoselos siguientes datos experimentales.

Determina la velocidad promedio encada intervalo.

Tiempo (s) Concentración

0 0,10

50 0,0905

100 0,0820

150 0,0742

200 0,0671

300 0,0549

400 0,0448

500 0,0368

1) Se calcula velocidad promedio en cadaintervalo de tiempo:

Ejemplo:a) Intervalo de 0 a 50 segundos:

Velocidad =𝟎,𝟎𝟗𝟎𝟓−𝟎,𝟏𝟎

𝟓𝟎−𝟎= 1,9 *10-4 mol/Ls

b) Intervalo 50 a 100 segundos:

Velocidad =𝟎,𝟎𝟖𝟐𝟎−𝟎,,𝟎𝟗𝟎𝟓

𝟏𝟎𝟎−𝟓𝟎= 1,7 *10-4 mol/Ls

Y así sucesivamente con cada intervalo….

Tiempo (s) Concentración Velocidad Promedio

0 0,10 1,9*10-4

50 0,0905 1,7*10-4

100 0,0820

150 0,0742

200 0,0671

300 0,0549

400 0,0448

500 0,0368

Ahora bien, la velocidad instantánea de una reacción Química (velocidad en cualquier punto deltiempo) se puede determinar dibujando una tangente en la gráfica de concentración en funcióndel tiempo, considerando que ésta ( velocidad instantánea) es igual al valor de la pendiente dela gráfica.

Ejemplo Resuelto…

Texto del estudiante páginas 98 y 99

Para que una reacción pueda tener lugar, lasmoléculas de las sustancias reaccionantes debenchocar entre sí. Cualquier factor que aumente lafrecuencia con que ocurren tales colisiones deberáaumentar la velocidad de reacción. Por lo tanto, esde esperar que se cumpla el siguiente postulado:

La velocidad de una reacción es proporcional alnúmero de colisiones producidas por unidad detiempo, entre las moléculas de los reactivos(Teoría de colisiones)

La teoría de las colisiones…

No toda colisión entre las moléculas reaccionantes dalugar a la formación de productos, Si fuera así, lasreacciones en fase líquida o gaseosa serían todasrapidísimas, casi instantáneas, ya que en tales mediosel número de colisiones por segundo esextraordinariamente grande.

Para que un choque resulte efectivo y de lugar a unareacción se requiere que las moléculas implicadascumplan las siguientes condiciones.

Deben tener una orientación adecuada.

Deben poseer energía suficiente.

Svante Arrhenius en 1888 sugirió que las moléculasdeben poseer cierta cantidad mínima de energía parareaccionar. Esta la denomino energía de activación(Ea).

Por lo tanto, para que ocurra una reacción lasmoléculas deben poseer una energía cinéticamayor o igual a la energía de activación.

Energía de activación…

Cuando tiene lugar una reacción química, inicialmentecrece la energía, al producirse la ruptura de losenlaces de los reactivos, hasta que se alcanza unmáximo.

El estado intermedio del sistema, al quecorresponde la energía máxima, se denominaestado de transición o complejo activado. Laenergía necesaria para pasar de los reactivos alestado de transición se llama energía de activaciónEa.

Los reactivos deben superar la barrera de energía de

activación para poder convertirse en productos, incluso si

la reacción es exotérmica.

El pico de la barrera corresponde al complejo activado,

una especie transitoria de vida muy corta que acaba

dando lugar a los productos.

Perfiles de reacciones exotérmica y endotérmica sin y con catalizador…

Los catalizadores aceleran la velocidad de reacción,

disminuyendo la energía de activación.

Se puede observar que la reacción endotérmica la Ea es mayor

, por ende la reacción será mucho más lenta que la exotérmica.

Tipos de reacciones…Reacciones Irreversibles:

En este tipo de reacciones, los reactivos seconsumen completamente para transformarse enproductos de características y composicióndiferente a los reactivos iniciales. Algunosejemplos de reacciones irreversibles son:

Tabletas

Efervescentes

Combustión

Reacciones reversibles:

A diferencia de las reaccionesirreversibles, en este tipo de reacciones latransformación de reactantes enproductos es parcial, pudiendo losproductos volver a generar los reactantes.Una reacción reversible ocurre en ambossentidos.

Formación de

oxihemoglobina

Ciclo del agua

Velocidad de

reacción

Concentración

Presión

Grado de división

Catalizadores

TemperaturaMayor temperatura implica

más energía cinética y más

choques efectivos.

Disminuyen la energía de

activación.

En sólidos, está asociado a

la superficie de contacto.

En gases, tiene un efecto

similar a la concentración.

Una mayor cantidad de

partículas aumenta la

probabilidad de choques.

depende

de

Factores que afectan la velocidad de reacción …