Cinetica y equilibrio quimico mp4

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Cinética y Equilibrio Químico Abdías I. Fuentes Colegio Secundario de Volcan
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    16-Jan-2017
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  • Cintica y EquilibrioQumicoAbdas I. FuentesColegio Secundario de Volcan

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  • Introduccin

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  • PROCESO QUMICO: puntos de vista

    TERMOQUMICA -> H energa intercambiada (calor a P cte); S variacin en el grado de desorden; G revela porqu el proceso ocurre espontneamente en un determinado sentido y no en otro

    CINTICA QUMICA -> v velocidad con que transcurre el proceso, factores que influyen y mecanismo por el que ocurre

    EQUILIBRIO QUMICO -> Kc en qu extensin ocurre una reaccin; en el estado de equilibrio las concentraciones de las sustancias permanecen constantes

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  • Reacciones lentas y rpidasMuy rpida (explosiva) a temperatura ambienteNa (s) + H2O(l) NaOH(aq) + H2(g)

    Muy lenta a temperatura ambienteH2(g) + I2(g) 2 HI (g)

    Muy lento a t ambiente y muy rpido a 500 CH2(g) + O2(g) H2O (l); G=-236kJ

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  • Velocidad de reaccin

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  • Velocidad de reaccinLa velocidad de reaccin es una magnitud positiva que expresa cmo cambia la concentracin de un reactivo o producto con el tiempo.

    EJ. 2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)

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  • 1. Velocidad de reaccinEs el cambio en la concentracin de un reactivo (o de un producto) que tiene lugar en un perodo de tiempo unidad (1 segundo) - Unidades: molL-1s-1

    La concentracin de los reactivos disminuye con t

    La concentracin de los productos aumenta con t

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  • Las reacciones qumicas se producen por los choques eficaces entre las molculas de reactivosIIHHChoqueeficazNo eficazIIIIHHHHIIHHIIHHI2 + H2HI + HII2 H2

    Veamos la reaccin de formacin del HI a partir de I2 e H2Adems del choque adecuado las molculas tienen que tener una energa suficiente, esta energa mnima se denomina energa de activacin.Teora de las colisiones

  • 2. Factores que influyen en la velocidadLA NATURALEZA DE LAS SUSTANCIAS

    LA CONCENTRACIN

    LA TEMPERATURA

    LA PRESIN

    LOS CATALIZADORES

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  • Factores que influyen en la velocidad LA NATURALEZA DE LAS SUSTANCIAS:

    Las reacciones entre iones en disolucin son muy rpidas;

    Las reacciones homogneas en las que intervienen lquidos y gases son ms rpidas que aquellas en las que intervienen slidos.

    La reaccin es ms rpida si aumenta la superficie de contacto o si elevamos el nivel de agitacin

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  • Factores que influyen en la velocidad LA CONCENTRACIN DE LOS REACTIVOS

    En las reacciones en las que intervienen sustancias gaseosas o sustancias en disolucin, un aumento de la concentracin de los reactivos provoca un incremento en la velocidad de la reaccin.

    aA + bB cC + dD

    A y B reactivos de la reaccin

    a y b son los coeficinetes estequiomtricos para balancer la ecuacin qumica

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  • Factores que influyen en la velocidad LA TEMPERATURA

    La experiencia indica que al elevar la temperatura, la velocidad de cualquier reaccin aumenta, tanto si se trata de una reaccin exotrmica como si es endotrmica

    Arrhenius (1889)

    la constante de proporcionalidad k crece de forma exponencial con la temperatura

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  • Factores que influyen en la velocidad LA PRESIN

    En el caso de que los reactantes sean gases al aumentar la presin del gas, que participa en la reaccin, se aumenta la concentracin de este y por lo tanto aumenta la velocidad de la reaccin qumica

    Si se disminuye el volumen del recipiente las partculas se encuentran ms fcilmente y la velocidad es mayor

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  • Factores que influyen en la velocidad LOS CATALIZADORES

    Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de reaccin sin experimentar al final de la transformacin variaciones en su estructura o en su concentracin.

    Existen catalizadores positivos que aceleran la velocidad y catalizadores negativos que disminuyen la velocidad de la reaccin qumica.

    Los catalizadores son especficos de cada reaccin.

    P.e.: Dbereiner encontr, en 1823, que el hidrgeno arde en el aire a temperatura ambiente en presencia de esponja de platino

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  • Factores que influyen en la velocidadLOS CATALIZADORES : Disminuyen la energa de activacin, que necesita la reaccin, para que sta ocurra

  • 4. Ecuacin de velocidadPara la reaccin : aA + bB cC + dD

    k constante de velocidad (depende de la naturaleza reactivos y la temperaura)

    [A] concentracin del reactivo A, en mol/L

    [B] concentracin del reactivo B, en mol/L

    a orden de reaccin respecto al reactivo A b orden de reaccin respecto al reactivo B

    a + b orden de reaccin total

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  • 4. Ecuacin de velocidad Ej: I2(g) + H2(g) 2 HI (g)

    la reaccin es de segundo orden (el orden total de reaccin es 2)la reaccin es de primer orden respecto al yodo (el orden de reaccin respecto al yodo es 1)la reaccin es de primer orden respecto al hidrgeno (el orden de reaccin respecto al hidrgeno es 1)

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  • 4. Ecuacin de velocidadEj: 2SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

    orden de reaccin ___________si se mantiene constante la concentracin de O2 y se duplica la de SO2 entonces la velocidad de reaccin se hace ______________

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  • Equilibrio Qumico

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  • EQUILIBRIO QUMICO :INTRODUCCINEl concepto de equilibrio es fundamental para conocer y entender la qumica y el comportamiento de las sustancias.

    En la constante de equilibrio se refleja la tendencia que tienen las sustancias de reaccionar, as como tambin, la direccin y magnitud del cambio qumico.

    Todas las reacciones qumicas pueden ser descriptas bajo una condicin de equilibrio.

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  • Todos los sistemas qumicos alcanzan en el tiempo la condicin de equilibrio

    El estado de equilibrio qumico es de naturaleza dinmica y no esttica.

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  • Cuando se coloca en un recipiente de volumen conocido a temperatura constante una muestra de 2N2O5(g), ste se descompone:

    2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)

    Cuando la concentracin de los productos aumenta los mismos se convierten en reactantes:

    4NO2(g) + O2(g) 2N2O5(g) El equilibrio en sistemas qumicos

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  • Finalmente, las dos reacciones evolucionan de modo tal que sus velocidades se igualan, establecindose un equilibrio qumico.

    Bajo estas condiciones la reaccin es reversible y se representa de la siguiente manera:

    2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)

    En una reaccin reversible, la reaccin ocurre simultneamente en ambas direcciones.

    Lo anterior se indica por medio de una doble flecha

    En principio, casi todas las reacciones son reversibles en cierta medida.

    Reacciones Reversibles

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  • Constante de equilibrio, KeqUna vez alcanzado el equilibrio las concentraciones de reactantes y productos no cambian en el tiempo.

    El equilibrio dinmico establece que a medida que el reactante se descompone, los productos se combinan entre s para mantener las concentraciones constantes, las cuales se relacionan en la siguiente ecuacin (productos en el numerador, reactivos en el denominador):

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  • La velocidad de reaccin es directamente proporcional a la concentracin de los reactivos.

    Las reacciones son el resultado de las colisiones entre molculas de reactivos. Cuanto mayor es [molculas], mayor es el nmero de colisiones por unidad de tiempo, por lo que la reaccin es ms rpida. Cuando el reactivo limitante se consume, la velocidad es cero.

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  • Velocidad = k [N2O5]- Expresin de la velocidad de reaccin para la descomposicin de N2O5 k =constante de velocidad

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  • Considere la siguiente reaccin:

    aA + bB cC + dD

    [C]c x [D]d [A]a x [B]b

    ( [ ] = mol/litro )Expresin general de KeqKeq =

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  • Las constantes de equilibrio proporcionan informacin muy til sobre si la reaccin se desplaza hacia la formacin de productos o hacia la formacin de reactivos.

    Keq > 1, se desplaza hacia la formacin productos, predominan los productos en el equilibrio, reaccin directa

    Keq < 1, se desplaza hacia la formacin de reactivos, predominan los reactantes en el equilibrio, reaccin inversa

    Keq = 1 , reactante y productos en igual concentracin

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  • El equilibrio del sistema N2O4-NO2N2O4 congelado es incoloroA temperatura ambiente el N2O4 se descompone en NO2 (marrn)El equilibrio qumico es el punto donde las concentraciones de todas las especie son constantesEjemplo de equilibrio qumico

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  • El punto en el cual la velocidad de descomposicin:

    N2O4(g) 2NO2(g)es igual a la velocidad de dimerizacin:

    2NO2(g) N2O4(g)es un equilibrio dinmico.

    El equilibrio es dinmico porque la reaccin no ha parado: Las velocidades de los dos procesos son iguales

    V reaccin directa = V reaccin inversa

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  • En el equilibrio, el N2O4 reacciona para formar una determinada cantidad NO2, y esta misma cantidad de NO2(g) reacciona para volver a formar N2O4.

    Equilibrio qumico dinmicoN2O4(g) 2NO2(g)

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  • Muchas gracias

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