CINETICA QUIMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL

QUIMICA EXPERIMENTAL Página 1

CINÉTICA QUIMICA

1. DEFINICIÓN

Es una parte de la química que estudia la velocidad o rapidez con la que se llevan a

cabo las reacciones químicas. Los factores que las alteran y el mecanismo de la

reacción (cómo los reactantes se transforman en productos).

Mediante el estudio de la cinética química es que realiza el diseño de un reactor

para un conjunto de reacciones que se realizan dentro de él.

Un punto que se debe visualizar es que la cinética también es aplicable a cambios

físicos y/o alotrópicos de la materia. En este sentido y haciendo referencia al párrafo

anterior se puede dar como ejemplo el caso del carbono. Dos posibles estructuras

alotrópicas del carbono (hay otras), son el carbono grafito y el diamante. Sin

embargo en condiciones normales, la termodinámica predice que solo debe existir

el carbono grafito. La pregunta que es interesante es por qué motivo existe la joya

del diamante, la cual tiene sentido a altas presiones según la termodinámica pero

no a bajas. La respuesta se encuentra en la velocidad de transformación de

diamante a grafito. Esta transformación es tan lenta en condiciones normales que

OBJETIVOS

� Conocer, comprender e interpretar la definición de velocidad de reacción

química.

� Diferenciar la velocidad media de la velocidad instantánea.

� Analizar los diferentes factores que modifican la velocidad de reacción según

la teoría de colisiones.

� Comprender la importancia de conocer el orden de una reacción para

establecer su posible mecanismo.

� Analizar cómo actúan los catalizadores y cuál es su importancia en los

procesos químicos.

QUIMICA EXPERIMENTAL

puede demorar miles de años y si bie

debe evolucionar a la formación de grafito en estas condiciones, esto en la práctica

no es apreciable.

2. VELOCIDAD DE REACCIÓN QUÍMICA

La velocidad de una reacción química es la medida de la rapidez con la que se

consumen los reactantes o se forman los productos. Dicha rapidez nos indica la

variación de la concentración de reactantes o productos por unidad de tiempo.

Matemáticamente se expresa así:

� � ��

Cuando los reactantes se consumen con el transcurrir del tiempo, la variación de

concentraciones es de disminución, mas cuando los productos se forman con el

tiempo, variación de concentración es de aumento.

a) Velocidad Media (νmedia

Es la medida de la variación de concentración de un reactante o un producto en

cierto intervalo de tiempo.

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO

puede demorar miles de años y si bien la termodinámica predice que el sistema


VELOCIDAD DE REACCIÓN QUÍMICA


nsumen los reactantes o se forman los productos. Dicha rapidez nos indica la


Matemáticamente se expresa así:

��



entración es de aumento.

aA → bB

media)


cierto intervalo de tiempo.

aA +bB → cC +dD


Página 2

n la termodinámica predice que el sistema



nsumen los reactantes o se forman los productos. Dicha rapidez nos indica la


��





��

En el caso de los gases se puede usar el siguiente ejemplo:

De la ecuación de los gases ideales:

Definimos la velocidad como:

Donde la presión se expresa en atmosferas y el tiempo en segundos.

b) Velocidad Instantánea

La velocidad instantánea es la medida de rapidez con la que se consume un

reactante o se forma un producto en determinado instante, es decir, en un

tiempo específico.


�1�� 1�

� �� 1�

� �� 1

��

�� !� � �"� ��

En el caso de los gases se puede usar el siguiente ejemplo:

2$%&% → 2$%& ( &%)↑+ De la ecuación de los gases ideales: ,- � ./

, � - ./ � �&%�./

�&%� � ,./

Definimos la velocidad como:

� � � �&%�� ,)01+� 2 1./


Velocidad Instantánea (νi)




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� �





A diferencia de la velocidad media, la velocidad instantánea mide la rapidez de

la reacción un cierto intervalo de tiempo. Matemáticamente, para definir la

velocidad instantánea se utiliza el concepto de derivada bajo esta frase:

derivada de la concentración de un reactivo o producto con respecto al tiempo

tomada siempre como valor positivo, es decir el cociente de la variación de la

concentración de algún reactivo o producto por unidad de tiempo cuando los

intervalos de tiempo tienden a 0”

A manera de observación se puede decir que la velocidad instantánea

disminuye con el transcurrir del tiempo.

�3 �

�3 � �

En el caso de que los productos son gases:

Ejemplo:

��%)�"+ (




velocidad instantánea se utiliza el concepto de derivada bajo esta frase:

de la concentración de un reactivo o producto con respecto al tiempo



intervalos de tiempo tienden a 0”.


disminuye con el transcurrir del tiempo.

aA +bB → cC +dD

� lim�3→7� ��

� � ��

�1�� 1�

�� 1�

�� 1

��

que los productos son gases:

aA +bB → cC +dD(↑)

� � �,8� 21./

( $�&&$)�9+ → 2��)�"+: ( 2$)�"+; ( �&%)<+


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velocidad instantánea se utiliza el concepto de derivada bajo esta frase: “Es la

de la concentración de un reactivo o producto con respecto al tiempo




�



c) Constante de Velocidad Específica (k)

Se define como la relación entre la velocidad de la reacción y la concentración

del reactante en un determinado instante.

= � �� ⟹ �� =��

Algunas características de la constante de velocidad específica son:

� Su valor es para una reacción específica, representada por una ecuación

ajustada.

� Sus unidades dependen del orden global de la reacción.

� Su valor no cambia con las concentraciones tanto de reactivos como de

productos.

� Su valor no cambia con el tiempo.

� Su valor se refiere a la reacción a una temperatura determinada y cambia si

cambiamos la temperatura.

� Su valor se debe determinar experimentalmente.

3. TEORÍAS SOBRE LAS REACCIONES QUÍMICAS

a) Teoría de Colisiones

La teoría de colisiones plantea principalmente lo siguiente:

� Para que una reacción pueda producirse entre átomos, iones o moléculas es

necesario que estos experimenten primero colisiones.

� A mayor concentración de especies se producen mayor número de

colisiones por unidad de tiempo.


� No todas las colisiones son efectivas (no todas dan como resultado una

reacción).

� Una colisión eficaz es aquella en el que las

adecuadas entre sí, cuando se efectúa una colisión.

COLISION EFICAZ

b) Teoría del Complejo Activado o

Plantea principalmente lo siguiente:

� En las reacciones químicas se rompen y se

de una energía asociada de tipo Potencial.

� Según la teoría, los reactivos atraviesan un estado intermedio de alta

energía y de corta duración llamado "estado de transición" antes de formar

los productos.

� La energía de activa

reactivos deben absorber para poder alcanzar el estado de transición o

complejo activado.


No todas las colisiones son efectivas (no todas dan como resultado una

Una colisión eficaz es aquella en el que las especies tienen orientaciones

adecuadas entre sí, cuando se efectúa una colisión.

COLISION EFICAZ COLISION INEFICAZ

Complejo Activado o Estado de Transición

Plantea principalmente lo siguiente:

En las reacciones químicas se rompen y se forman enlaces químicos a causa

de una energía asociada de tipo Potencial.

Según la teoría, los reactivos atraviesan un estado intermedio de alta


La energía de activación (Ea) se define como la energía adicional que los


complejo activado.

A + B2 → AB + B

A + B-B → ABB → AB + B


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No todas las colisiones son efectivas (no todas dan como resultado una

especies tienen orientaciones

COLISION INEFICAZ

forman enlaces químicos a causa

Según la teoría, los reactivos atraviesan un estado intermedio de alta


) se define como la energía adicional que los



4. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓN

A) Naturaleza de los reactantes

Esta teoría principalmente plantea:

� La velocidad de una reacción depende de las propiedades específicas o

inherentes de los reactivos, a mayor reactividad química, mayor será la

velocidad de la reacción.

� Las especies iónicas en

especies químicas moleculares:

Na + O2 →Na2O Reacción instantánea (explosiva).

Pt + O2→ PtO Reacción muy lenta (Pt es inerte a la oxidación).

B) Grado de división o superficie de contacto

Los líquidos y los sólidos al dividirse aumentan la superficie de contacto con los

demás reactivos y reaccionan más rápidamente, es decir, a mayor grado de

división o mayor superficie de contacto, es mayor la velocidad de la reacción


FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓN

Naturaleza de los reactantes

Esta teoría principalmente plantea:

La velocidad de una reacción depende de las propiedades específicas o


velocidad de la reacción.

Las especies iónicas en estado de disolución reaccionen más rápido que las

especies químicas moleculares:

O Reacción instantánea (explosiva).

→ PtO Reacción muy lenta (Pt es inerte a la oxidación).

Grado de división o superficie de contacto

sólidos al dividirse aumentan la superficie de contacto con los


división o mayor superficie de contacto, es mayor la velocidad de la reacción


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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓN

La velocidad de una reacción depende de las propiedades específicas o


estado de disolución reaccionen más rápido que las

→ PtO Reacción muy lenta (Pt es inerte a la oxidación).

sólidos al dividirse aumentan la superficie de contacto con los


división o mayor superficie de contacto, es mayor la velocidad de la reacción.


C) Temperatura

En muchas reacciones

incremento de temperatura en 10°C (o 10K), la velocidad de reacción velocidad

de reacción se duplica y el tiempo se reduce a la mitad.

La información anterior se fundamenta en la siguiente relación empí

deducida por el químico holandés Van't Hoff.

D) Temperatura y colisiones

Esta teoría sostiene que

eficaces entre las moléculas de reactivos.

La velocidad de la reacción

explica que a mayor temperatura, mayor será la velocidad.


En muchas reacciones químicas y en cierto intervalo de temperatura, por un


de reacción se duplica y el tiempo se reduce a la mitad.

La información anterior se fundamenta en la siguiente relación empí

deducida por el químico holandés Van't Hoff.

�% � �? 2 2�@ ?7⁄

Temperatura y colisiones

Esta teoría sostiene que las reacciones químicas se producen por las colisiones

eficaces entre las moléculas de reactivos.

La velocidad de la reacción está relacionada con el número de choques. Así se

explica que a mayor temperatura, mayor será la velocidad.


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químicas y en cierto intervalo de temperatura, por un


La información anterior se fundamenta en la siguiente relación empírica,

reacciones químicas se producen por las colisiones

está relacionada con el número de choques. Así se


Para que un choque sea eficaz, las especies reactantes han de: Poseer una

energía mínima para romper enlaces y formar otros nuevos denom

energía de activación.

chocar entre sí, con la energía y la orientación apropiadas.

A mayor concentración de reactivos hay mayor número de colisiones y mayor

formación de producto: mayor velocid

A mayor T, las moléculas se mueven más rápido, hay más colisiones de alta

energía y por lo tanto se acelera la reacción.

Sabemos que:



energía mínima para romper enlaces y formar otros nuevos denom

energía de activación. Para poder reaccionar, las moléculas de reactivos deben

chocar entre sí, con la energía y la orientación apropiadas.


formación de producto: mayor velocidad de reacción.


energía y por lo tanto se acelera la reacción.

= � �� ⟹ �� =��


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energía mínima para romper enlaces y formar otros nuevos denominada

Para poder reaccionar, las moléculas de reactivos deben




En 1889, el químico sueco, Svante Arrhenius, al partir de observaciones

experimentales demostró que para la gran mayoría de las reacciones químicas

existe una relación de la constante de velocidad (k) con la temperatura absoluta

(T) y la energía de activación (E

Ecuación de Arrhenius

Donde:

A: Factor de frecuencia; está relacionado con la frecuencia de las colisiones

de las moléculas y la probabilidad de que las mismas tengan una

orientación favorable para la reacción.

R: Constante universal de los gases (8.314 Jxmol

е: Base de los logaritmos n

Tomando logaritmo natural a la expresión:

Para temperaturas diferentes T

respectivamente, la expresión anterior se transforma fácilmente para obtener la

siguiente relación:





(T) y la energía de activación (Ea).

Arrhenius: = � ��:BC D@⁄

de frecuencia; está relacionado con la frecuencia de las colisiones


orientación favorable para la reacción.

R: Constante universal de los gases (8.314 Jxmol-1xK-1).

е: Base de los logaritmos naturales o neperianos.

Tomando logaritmo natural a la expresión:

ln = � � F�./ ( ln�

Para temperaturas diferentes T1 y T2, con constantes de velocidad k



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de frecuencia; está relacionado con la frecuencia de las colisiones


, con constantes de velocidad k1 y k2



ln =?=% � �

E) Concentración de los reactantes: Ley de la velocidad

Las ecuaciones de velocidad

concentración de una especie molecular con respecto al tiempo (

como función matemática de una

representada por la letra k minúscula, y de las concentracione

molecular que interviene en la reacción.

Sea la reacción:

Se define la velocidad como:

Donde:

� Reacción de orden

� Reacción de orden

� (x +y) es el orden total


F�. G 1/% �

1/?H Ó log

=?=% �

F�2.30. G

1/% (

1/?

Concentración de los reactantes: Ley de la velocidad

ecuaciones de velocidad o leyes de velocidad muestran cómo varía la

concentración de una especie molecular con respecto al tiempo (

como función matemática de una constante de velocidad o constante cinética

representada por la letra k minúscula, y de las concentracione

molecular que interviene en la reacción.

aA +bB → cC +dD

Se define la velocidad como:

orden x en A.

orden y en B.

orden total de la reacción.


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?H

muestran cómo varía la

concentración de una especie molecular con respecto al tiempo (velocidad)

constante cinética,

s de cada especie



v = k [A] Primer orden respecto a A. Orden total 1

v = k [A] [B] Primer orden respecto a A y B. Orden total 2

v = k [A]2 Segundo orden respecto a A. Orden total 2

v = k [A]2 [B] Segundo orden respecto a A y primero respecto a B.

Orden total 3

v = k Orden total cero

Nota: y, x y k no tienen por qué guardar relación con los coeficientes de la

ecuación química ajustada para la reacción global, se determinan

experimentalmente.

Algunas características de la Ley de la Velocidad son:

� Las leyes de la velocidad siempre se determinan experimentalmente y a

partir de las concentraciones de los reactantes y la velocidad de reacción

inicial es posible determinar el orden de la reacción y la constante k.

� El orden de una reacción se define en función de las concentraciones de

los reactivos (no de los reactantes).

� Se mide los efectos de la concentración en la velocidad al inicio porque

luego es muy difícil medir la variación de la concentración porque la

reacción puede llegar al equilibrio o invertirse, además las variaciones se

hacen cada vez más pequeñas y puede existir error al momento de

medirlas.

Ejemplo:

Determinar el orden de reacción: CH3-Cl (g) + H2O (g) → CH3-OH (g) + HCl (g)

usando los datos de la tabla.


En las experiencias 1 y 2

debe al cambio de [CH

podemos deducir que el orden de reacción respecto del CH

En las experiencias 1 y 3 vemos que no cambia

se debe al cambio de [H

podemos deducir que el orden de reacción respecto del H

Y el orden total de la reacción es “3”. El valor

cualquier experiencia y resulta 181’4 mol

Tiempo de vida media

Es el tiempo que debe transcurrir para que la concentración final sea la mitad de

la concentración inicial.

F) Reacciones de Orden Cero

Sea la reacción elemental:

Se tiene la ecuación de la velocidad:

Se deduce que la velocidad no depende de la concentración del reactante.

Asimismo se puede obtener una recta a partir de la ecuación anterior:


v = k · [CH3-Cl ]n · [H2O]

m

En las experiencias 1 y 2 vemos que no cambia [H2O] luego el cambio de “v” se

debe al cambio de [CH3-Cl]. Como al doblar [CH3-Cl] se dobla la velocidad

podemos deducir que el orden de reacción respecto del CH3-Cl es “1”.

En las experiencias 1 y 3 vemos que no cambia [CH3-Cl] luego el cambio de “v”

se debe al cambio de [H2O]. Como al doblar [H2O] se cuadruplica la velocidad

podemos deducir que el orden de reacción respecto del H2O es “2”.

v = k · [CH3-Cl ] · [H2O]2

Y el orden total de la reacción es “3”. El valor de “k” se calcula a partir de

cualquier experiencia y resulta 181’4 mol–2l2s –1.

Tiempo de vida media OPQRS:


la concentración inicial.

de Orden Cero

reacción elemental: aA → producto

Se tiene la ecuación de la velocidad: � � =��7 � =




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luego el cambio de “v” se

se dobla la velocidad

Cl es “1”.

el cambio de “v”

se cuadruplica la velocidad

O es “2”.

de “k” se calcula a partir de





� � � �� 2 � � = ⇒ �U

�V

�V

� ��7: concentración inicial de reactivo A.� [A]: concentración en el tiempo.

� t: después del comienzo de la reacción.

� Unidades de k = mol L

Para hallar el tiempo de vida media hacemos:

Ejemplo: ��&W)X+ "�YZ[\]]̂

G) Reacciones de Primer Orden



Se deduce que la velocidad depende de la concentración del reactante en forma

lineal. Asimismo se puede obtener una recta a partir de la ecuación anterior:

� � � �� 2 � � =�� ⇒ �U

�V

�V�

De donde se deduce que las unidades de k = s


U ��V�

�V�_� U =� �

3

7⇒ �� 7 � �= ⇒ ��̀

�"a�"�

: concentración inicial de reactivo A.

[A]: concentración en el tiempo.

t: después del comienzo de la reacción.

Unidades de k = mol L-1 s-1

Para hallar el tiempo de vida media hacemos: �� V�_%

Pb1S ��72�=

"�YZ[^ ��&)X+ ( �&%)<+; � � =��&W�7 � =

de Primer Orden

Sea la reacción elemental: aA → producto

Se tiene la ecuación de la velocidad: � � =��



U ��

�V�

� �_� U =� �

3

7⇒ ln ��7�� = ⇒ ln��`dd

�"a�"�

De donde se deduce que las unidades de k = s-1


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�� = ( ��7`dddddedddddf�"a�"�óg��Y�[�"3�



� � � ��= ( ln��7dddddeddddddf�"a�"�óg��Y�[�"3�


Tiempo de vida media

Ejemplo: 2i%&j

H) Reacciones de Segundo Orden





� � � �� 2 � � =��% ⇒

⇒

De donde se deduce que las unidades de k = L mol


Tiempo de vida media:

Pb1S �ln 2�= � 0.693�=

j)<+ → 4i&% ( &%; � � =�i%&j�

Reacciones de Segundo Orden

Sea la reacción elemental: aA → producto

ecuación de la velocidad: � � =��%



� ⇒ �U ��%

�V�

�V�_� U =� �

3

7⇒ 1� �

1��7 � �=

⇒ ln�� = ( ln��7`ddddddeddddddf�"a�"�óg��Y�[�"3�

De donde se deduce que las unidades de k = L mol-1 s-1


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�=



NOTA: Las reacciones de tipo

complejo y por eso no se verán en el presente trabajo.

5. MECANISMOS DE REACCIÓ

La mayoría de las reacciones que se observan en la vida cotidiana no se dan en un

solo paso; es por eso que los químicos intentan describir las

pasos, creándose así los mecanismos de una reacción.

Un mecanismo de reacción es una descripción de un camino o secuencia de etapas

elementales por las que transcurre la reacción a nivel molecular.

� La expresión de la velocidad y, por t

mecanismo por el que tiene lugar la reacción.

� El mecanismo de reacción debe ser consistente con la estequiometria total de

la reacción y con la ley de velocidad determinada experimentalmente.



Pb1S �1

�=��7

NOTA: Las reacciones de tipo aA +bB → cC +dD pertenecen a un análisis más

complejo y por eso no se verán en el presente trabajo.

MECANISMOS DE REACCIÓN


solo paso; es por eso que los químicos intentan describir las reacciones en varios

pasos, creándose así los mecanismos de una reacción.


elementales por las que transcurre la reacción a nivel molecular.

La expresión de la velocidad y, por tanto, el orden de la reacción depende del

mecanismo por el que tiene lugar la reacción.

El mecanismo de reacción debe ser consistente con la estequiometria total de



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pertenecen a un análisis más


reacciones en varios


anto, el orden de la reacción depende del

El mecanismo de reacción debe ser consistente con la estequiometria total de




Un proceso elemental es una transformación molecular que modifica de forma

importante la energía o geometría de una molécula o produce una o más nuevas

moléculas.

2NO(g) + O2 (g) → 2NO2(g)

Se ha detectado la presencia de N2O2 durante la reacción:

Reacción elemental 1: NO + NO → N2O2

Reacción elemental 2: N2O2 + O2 → 2NO2

Reacción global: 2NO + O2 → 2NO2

En función del número de moléculas que reaccionan en una reacción elemental,

tenemos procesos:

Unimoleculares: A →Productos v= k[A]

Bimoleculares: A + B →Productos v= k[A][B]

2 A → Productos v= k[A]2

Trimoleculares: A + B + C → Productos v= k[A][B][C]

A + 2B → Productos v= k[A][B]2

Los procesos elementales tienen una serie de características:

� En general podemos decir que la velocidad de una etapa elemental es igual a

la constante de velocidad, k, multiplicada por la concentración de cada

molécula de reactivo.

� El orden de reacción de la ley de velocidad y los coeficientes estequiométricas

para una reacción elemental coinciden.

� Los procesos elementales son reversibles.

� Las especies que aparecen en un proceso elemental y se consumen en otro se

conocen como intermedios de reacción. No aparecen en la reacción global.



� El proceso elemental que transcurre más lentamente controla la velocidad de

la reacción global y recibe el nombre de etapa determinante de la velocidad.

La ley de velocidad global queda determinada por la ley de velocidad

correspondiente al paso más lento.

Ejemplo:

La reacción NO2 (g) + CO (g) → NO (g) + CO2 (g) sucede en dos etapas:

1ª etapa (lenta): 2NO2 → NO + NO3

2ª etapa (rápida): NO3 + CO → NO2 + CO2

La reacción global es la suma de las dos. Además el NO3 es un intermedio de

reacción y en la etapa lenta intervienen dos moléculas de NO2.

Luego v = k · [NO2]2

6. CATALIZADORES

La catálisis es el proceso por el cual se aumenta o disminuye la velocidad de

una reacción química, debido a la participación de una sustancia

llamada catalizador.

Las sustancias que reducen la velocidad de la reacción son denominados

«catalizadores negativos» o «inhibidores». A su vez, las sustancias que aumentan la

actividad de los catalizadores son denominados «catalizadores positivos» o

«promotores», y las que desactivan la catálisis son denominados «venenos

catalíticos».

La elaboración de los productos químicos industriales más importantes implica a la

catálisis. Por ejemplo, en la reducción del etino a eteno, el catalizador paladio (Pd)

es "envenenado" parcialmente con acetato de plomo (II), Pb(CH3COO)2. Sin la



desactivación del catalizador, el eteno producido se reduciría posteriormente

a etano.

CARACTERÍSTICAS

La característica general de la catálisis es que la reacción catalítica tiene un menor

cambio de energía libre de la etapa limitante hasta el estado que la reacción no

catalizada correspondiente, resultando en una mayor velocidad de reacción a la

misma temperatura. Sin embargo, el origen mecánico de la catálisis es complejo.

Los catalizadores pueden afectar favorablemente al entorno de reacción, por

ejemplo, los catalizadores ácidos para las reacciones de los

compuestos carbonílicos forman compuestos intermedios específicos que no se

producen naturalmente, tales como los ésteres de Osmio en

la dihidroxilación de alquenos catalizadas por el tetróxido de osmio, o hacer la

ruptura de los reactivos a formas reactivas, como el hidrógeno en

la hidrogenación catalítica.

PRINCIPIOS GENERALES DE LA CATÁLISIS

1. Mecanismo típico

Los catalizadores generalmente reaccionan con uno o más de los reactivos para

formar productos intermedios que, posteriormente, conducen al producto final



de reacción. En el proceso se regenera el catalizador. El siguiente esquema es

típico de una reacción catalítica, donde C representa el catalizador, X e Y son

reactivos, y Z es el producto de la reacción de X e Y.

2. Catálisis y energética de la reacción

Diagrama genérico de energía potencial mostrando el efecto de un catalizador

en una hipotética reacción química exotérmica X + Y para producir Z. La

presencia del catalizador abre un camino de reacción diferente (mostrado en

rojo) con una energía de activación menor. El resultado final y la termodinámica

global son la misma.

TIPOS DE CATÁLISIS

Los catalizadores pueden ser homogéneos o heterogéneos, dependiendo de si

existe un catalizador en la misma fase que el sustrato. Los biocatalizadores son

vistos a menudo como un grupo separado.

Catalizadores heterogéneos:

Los catalizadores heterogéneos son aquellos que actúan en una fase diferente

que los reactivos. La mayoría de los catalizadores heterogéneos son sólidos que

actúan sobre sustratos en una mezcla de reacción líquida o gaseosa. Se conocen

diversos mecanismos para las reacciones en superficies, dependiendo de cómo

se lleva a cabo la adsorción.

Por ejemplo, en el proceso de Haber, el hierro finamente dividido sirve como un

catalizador para la síntesis de amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno.

Los gases reactantes se adsorben en los "sitios activos" de las partículas de

hierro. Una vez adsorbidos, los enlaces dentro de las moléculas reaccionantes se

resienten, y se forman nuevos enlaces entre los fragmentos generados, en parte

debido a su proximidad.



Catalizadores homogéneos:

Normalmente los catalizadores homogéneos están disueltos en un disolvente

con los sustratos. Un ejemplo de catálisis homogénea implica la influencia

de H+ en la esterificación de los ésteres, por ejemplo, acetato de metilo a partir

del ácido acético y el metanol.9 Para los químicos inorgánicos, la catálisis

homogénea es a menudo sinónimo de catalizadores organometálicos.

Electrocatalizadores:

En el contexto de la electroquímica, específicamente en la ingeniería de las pilas

de combustible, que contienen varios metales los catalizadores se utilizan para

mejorar las velocidades de las semirreacciones que conforman la pila de

combustible. Un tipo común de electrocatalizador de pila de combustible se

basa en nanopartículas de platino que están soportadas en partículas un poco

mayores de carbón. Cuando este electrocatalizador de platino está en contacto

con uno de los electrodos en una pila de combustible, aumenta la velocidad de

reducción del oxígeno a agua (o hidróxido o peróxido de hidrógeno).

Organocatálisis:

Mientras que los metales de transición a veces atraen más la atención en el

estudio de la catálisis, las moléculas orgánicas que no contengan metales

también pueden poseer propiedades catalíticas. Normalmente, los catalizadores

orgánicos requieren una mayor carga (o cantidad de catalizador por unidad de

cantidad de reactivo)

IMPORTANCIA DE LA CATÁLISIS

Se estima que el 90% de todos los productos químicos producidos comercialmente

involucran catalizadores en alguna etapa del proceso de su fabricación.11 En 2005,

los procesos catalíticos generaron cerca de 900.000 millones de dólares en

productos de todo el mundo. La catálisis es tan penetrante que las subáreas no son



fácilmente clasificables. Algunas áreas de particular concentración se estudian más

adelante

1. En el medio ambiente:

La catálisis tiene un impacto en el medio ambiente mediante el aumento de la

eficiencia de los procesos industriales, pero la catálisis también juega un papel

directo en el medio ambiente. Un ejemplo notable es el papel catalítico de

los radicales libres del en la destrucción del ozono. Estos radicales se forman por la

acción de la radiación ultravioleta sobre los clorofluorocarburos (CFCs)

Cl- + O3 → ClO- + O2

ClO- + O- → Cl- + O2



LA CINÉTICA QUÍMICA EN RELACIÓN CON EL MEDIO

AMBIENTE

1. Una de las tantas aplicaciones se encuentra en medio ambiente, el modo en que

las aguas naturales adquieren su composición está controlado por principios

termodinámicos del equilibrio químico y de la cinética. Al cabo del tiempo, en

su trayectoria subterránea, el control lo ejerce en la cinética química. En muchos

trabajos relacionados con la calidad de las aguas naturales, no se considera el

papel que juega el factor tiempo en el proceso de disolución de los minerales,

limitándose solo a estudiar dicha calidad en condiciones de equilibrio. Sin

embargo, el tiempo de reacción junto a la temperatura y el contenido de CO2,

son los tres principales elementos que determinan el proceso de adquisición de

la composición química a través de las distintas fases presentes: gas, líquido y

sólido. En las condiciones naturales, en un momento dado, el contenido de �&% libre y de �&% combinado es el resultado de la acción del tiempo.

2. La temperatura de los insectos sigue las oscilaciones del ambiente. Por ello, la

actividad de una abeja es inferior en invierno, porque las reacciones bioquímicas

de su organismo son más lentas.

3. El carbón y la gasolina no arden a temperatura ambiente, pero cuando se

calienta se produce una rápida combustión.

4. Al encender el carbón para la parrilla, si se aplica aire (oxigeno) con un cartón

estamos aumentando la concentración de oxigeno, entonces más rápidamente

se encenderá el carbón, por el contrario, si dejamos que el carbón encienda

solo, se demorará más tiempo en estar listo para comenzar a cocinar el asado.


Haciendo uso del carbón para cocinar los alimentos


Haciendo uso del carbón para cocinar los alimentos


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LA CINÉTICA QUÍMICA EN RELACIÓN CON EL HOMBRE

1. Los procesos utilizados en la industrias de alimentos constituyen el factor de

mayor importancia en las condiciones de vida y en la búsqueda de soluciones

que permitan preservar las características de los alimentos por largos períodos,

utilizando procedimientos adecuados en la aplicación de sustancias químicas

en los alimentos tales como el enfriamiento, congelación, pasteurización,

secado, ahumado, conservación por productos químicos y otros de carácter

similares que se les puede aplicar estas sustancias para su conservación y

al beneficio humano.

2. La aplicación de la información de la cinética química en la creación de modelos

de sistemas de combustión y procesos industriales para traer mejoras en la

eficiencia y minimizar las emisiones toxicas.

3. La velocidad de reacción también tiene gran importancia en la industria de

síntesis industrial de sustancias, pues son muy importantes las velocidades de

reacción y los mecanismos, económicamente hablando pues de esta manera se

logra obtener productos de mayor calidad y de forma efectiva.

4. Las cremas anti arrugas las cuales retrasan la reacción de envejecimiento de las

células, los distintos tratamientos que existen contra el HIV (sida) que lo que

hacen es hacer más lenta la reacción del virus en la sangre, las mismas verduras

o frutas que aceleran nuestro proceso de digestión, los antióxidos para los

metales que retrasan la reacción de corrosión de los mismos, los distintos

aditivos que se agregan a los alimentos que se envasan para retrasar su estado

de putrefacción, volviendo al caso de las cremas para la piel, todas ellas son

reactivos que retrasan o aceleran las reacciones que se producen en las células

de nuestra piel, los desodorantes, los cuales actúan retrasando las reacciones

que se producen en las glándulas sudoríparas para liberar el sudor, cuando


tienes por ejemplo jugo en polvo y agua, al juntarlos los agitas para acelerar su

reacción entre sí.

Utilizando cremas anti arrugas



Utilizando cremas anti arrugas


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CINETICA QUIMICA

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