*Captulo 3Qumica General AIICINTICA QUMICA

Estudiar los factores que afectan la velocidad de las reaccionesEstudiar la velocidad de las reacciones qumicasComprender los mecanismos por los cuales se producen las reacciones qumicas Cintica Qumica Objetivos Establecer la Ley de Velocidad de las reacciones qumicas.

* La velocidad de una reaccin es una magnitud positiva que expresa el cambio de la concentracin de un reactivo o un producto con el tiempo.EjemploI2 (g) + H2 (g) 2 HI (g) La velocidad de la reaccin puede expresarse en trmino del aumento de la concentracin de producto ocurrida en un intervalo de tiempo t :Tambin puede expresarse como la disminucin de la concentracin de los reactivos ocurrida en un intervalo de tiempo t :1

*Problema: En la reaccin 2 CO2 2 CO + O2 se han formado 0,3 moles de O2 en10 segundos. Calcula la velocidad de reaccin en ese intervalo de tiempo, referida al reactivo y a los productosSolucin: De acuerdo con la estequiometra de la reaccin, se formarn 0,6 moles de CO mientras que desaparecern 0,6 moles de CO2 Velocidad de desaparicin de CO2 en el intervalo de 10 s: Velocidad de aparicin de CO en el intervalo de 10 s: Velocidad de aparicin de O2 en el intervalo de 10 s:

VELOCIDAD DE REACCIN.NO (g) + O3 (g) NO2 (g) + O2 (g)

*Para la reaccin I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g) la velocidad instantnea de aparicin de reactivo, en el momento t, ser:

La pendiente de la recta tangente a la curva (es decir, la velocidad de reaccin) disminuye con el tiempo, a medida que los reactivos se consumen.La velocidad de una reaccin en un instante dado (velocidad instantnea) es igual a la pendiente de la recta tangente a la curva concentracin-tiempo, relativa a reactivos o productos, en el punto correspondiente a ese instante.

Ejemplo: Expresar la velocidad de la siguiente reaccin qumica en funcin de la concentracin de cada una de las especies implicadas en la reaccin: 4 NH3 (g) + 3 O2 (g) 2 N2 (g) + 6 H2O (g)*

* FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE UNA REACCIN .2

*Naturaleza de los reactivos:Por ejemplo, un trozo de sodio pierde inmediatamente su brillo debido a su reaccin con el oxgeno y el agua atmosfricos. El hierro tambin reacciona con el oxgeno y la humedad del aire, formando herrumbre, pero de forma ms lentaOxidacin del hierroOxidacin del sodio

* Concentracin de los reactivosLa velocidad de una reaccin aumenta cuando crece la concentracin de los reactivos. Al aumentar el nmero de molculas confinadas ser mayor la frecuencia con que stas colisionan entre s.Por ejemplo, una astilla de madera arde con relativa rapidez en el aire (que contiene 20% de oxgeno) pero se inflama inmediatamente con oxgeno puro, que contiene mayor concentracin de molculas

*Facilidad de los reactivos para entrar en contacto (rea superficial) Si las reacciones se llevan a cabo en fase gaseosa o en disolucin lquida, las molculas de los reactivos colisionan con mucha facilidad. Cuando un de los reactivos es slido, y se reduce el tamao de las partculas, reducindolo a un polvo fino, aumenta el rea de contacto con los otros reactivos, lo que se traduce en un aumento de la velocidad de la reaccin Por ejemplo, al dividir un cubo de 1 cm de arista en 106 cubos de 0,01 cm de arista, el rea se multiplica por 100

*Temperatura del sistemaLa velocidad de casi todas las reacciones aumenta al elevar la temperatura. Cuanto ms alta sea la temperatura, mayor ser la energa cinticas de las molculas, lo que supone un aumento del nmero de colisiones moleculares y por consiguiente, un aumento de la velocidad de la reaccin.

*Al final de la reaccin, los catalizadores aparecen ntegros, aunque a veces, en distinto estado de agregacin.Por ejemplo, la reaccin entre H2 y O2 ocurre a velocidad despreciable a temperatura ambiente, pero en presencia de platino finamente dividido la reaccin es bastante rpida.Presencia de un catalizador o inhibidorSi se utiliza xido de cinc, se forma metanolEjemplo: cuando se utiliza nquel como catalizador, la reaccin entre el CO y el H2 produce metanoLos catalizadores son sustancias que, aadidas a los reactivos, aumentan la velocidad de la reaccin; mientras que los inhibidores disminuyen la velocidad de la reaccin.

DEPENDENCIA DE LA VELOCIDAD DE REACCIN CON LA CONCENTRACIN. 3v = k [A]m [B]nEcuacin de velocidadm+n Orden total de reaccina A + b B productos

*Problema: La ley de velocidad para la reaccin A B es de la forma v = K [A]2 Cul es el orden de la reaccin con respecto a A y el orden total?

Problema: La velocidad de la reaccin del proceso no espontneo aA + bB productos est dada por la expresin v = K [A] [B] . Cul es el orden total de la reaccin?

ECUACIONES INTEGRADAS DE CINTICAS SENCILLAS.4

*Ejercicios:La reaccin : A B + C; es de primer orden en [A] y tiene un tiempo de vida media de 30 minutos.

Calcule la constante de velocidadSi [A] es inicialmente 0,10 mol.L-1, cul ser su valor despus de 24 horas.

De una reaccin de segundo orden en A. Se sabe que la velocidad de reaccin es 2,8x10-5 mol.L-1.s-1 . Cuando la concentracin de A es 0,10 mol.L-1 . Calcule: La constante de velocidadLa velocidad de reaccin cuando la concentracin de A es 0,050 mol.L-1

DETERMINACIN EXPERIMENTAL DE LA ECUACIN DE VELOCIDAD.5a) Mtodo de las velocidades inicialesExperimento 1: v0,1 = k [A]0,1nExperimento 2: v0,2 = k [A]0,2nconocido n, despejo k.Se puede utilizar tambin para A + B Productos, manteniendo constante la concentracin de un reactivo y modificando la otra.

b) Mtodo de las ecuaciones integradasSuponemos un orden determinado y determinamos qu variacin se ajusta mejor a una lnea recta.

Determinacin experimental de la ecuacin de velocidad

Ejemplo: Usando los datos de la tabla, determinar el orden de reaccin :

CH3-Cl (g) + H2O (g) CH3-OH (g) + HCl (g)*

*Ejercicio:A 298 K la descomposicin del pentxido de dinitrgeno: N2O5 (g) 4 NO2 (g) + O2 (g)

Dio los resultados tabulados en la siguiente tabla. Traza una grfica de las concentraciones frente al tiempo y calcula las velocidades instantneas para cada uno de los tiempos.Determine el orden y la contante de la velocidad de reaccin.

Tiempo (s)04 0008 00012 00016 000[N2O5 (g)] (mol/L)2,15x 10-31,88x 10-31,64x 10-31,43x 10-31,25x 10-3