Cintica qumica

Velocidad de reaccin:Velocidad de reaccin corresponde al cambio en la concentracin de un reactivo o de un producto con respecto del tiempo (M/s)-Para una reaccin qumica de forma:A BLa velocidad de reaccin en trminos del cambio en la concentracin en un tiempo se expresa a partir de la frmula:=*El valor negativo coloca debido a que los reactantes estn despareciendo al paso del tiempo. Constante de velocidad (k):Se conoce como constante de velocidad a la constante de la proporcionalidad entre la velocidad de la reaccin y la concentracin del reactivo. Esta se puede expresar mediante la siguiente frmula:

Ley de velocidad:

Anteriormente hablamos de la constante de velocidad la cual relaciona la velocidad de una reaccin y la concentracin del reactante, pero la ley de velocidad relaciona, la constante de velocidad y la concentracin de los reactantes elevados a una potencia la cual se obtiene empricamente.La ley de velocidad para una reaccin de tipo:

Se expresa como:

Los valores de x e y corresponden cada uno a los rdenes parciales de reaccin, y la suma de estos equivale a l orden de reaccin total se obtiene de forma experimental y nos van a permitir conocer la velocidad de relacin para cualquier concentracin de los reactantes.

Ahora vamos a hacer unos ejercicios para poder entender esto:ExperimentoInicial[A] (M)Inicial[B] (M)Velocidad inicial (M/s)

10.1000.1001 nos damo0.550 x 10-5

20.2000.1002.20 x 10-5

30.4000.1008.80 x 10-5

40.1000.3001.65 x 10-5

50.1000.6003.30 x 10-5

Para poder determinar los rdenes parciales de reaccin es necesario comparar dos experimentos, uno en donde una de los reactantes cambie y el otro se mantenga constante.Vamos a determinar el orden parcial de la sustancia A , y para esto nosotros elegimos el experimento uno como base y vemos cmo se comporta en el experimento dos en donde como se puede ver , la concentracin de este se duplica en relacin a el experimento uno , ahora debemos mirar cmo se comporta la velocidad en relacin al cambio de concentracin , y nos podemos dar cuenta que la velocidad se cuadruplica en relacin a la a el experimento uno , por lo tanto lo cuando ya tenemos todos estos pasos listos determinamos el orden de reaccin de la siguiente manera:

Por lo tanto el exponente a el cual se tiene que elevar la sustancia A corresponde a 2.

Relacin entre la concentracin de reactivos y el tiempo

Reaccin de orden 0:La ley de velocidad est dada por:

Y mediante el clculo se puede demostrar que:

y = m x + nEn el cual se obtiene una ecuacin lineal en donde k corresponde a la pendiente (m), t corresponde a x y corresponde a n.

Tambin es importante el tiempo de vida media, el cual se obtiene reemplazando por quedando la ecuacin como:

Relacin de orden 1Una reaccin de primer orden es una reaccin cuya velocidad depende de la concentracin de los reactivos elevada a la primera potencia

En la que mediante el clculo se puede obtener que:

La que usar el proceso de linealizacin se obtiene:

Y se obtiene ecuacin lineal que representada corresponde a:

Aqu coloqu dos grficos que son importantes a la hora de trabajar en Excel, ya que si por ejemplo nos dan las concentraciones en relacin al tiempo y coloco los datos me estara dando una curva como la descrita en a), pero ahora si yo necesito sacar k lo nico que debo hacer es colocar el logaritmo natural de la concentracin de la sustancia y graficarlo en Excel para que quede como en b) :)-Otro concepto importante es la vida media, la cual corresponde al tiempo en que demora una sustancia en reducir su masa en la mitad, por lo que para una sustancia que posee un tiempo de vida media de orden 1 se puede obtener mediante la ecuacin:

Reacciones de segundo orden:Una reaccin de segundo orden es una reaccin cuya velocidad depende de la concentracin de uno de los reactivos, elevada a la segunda potencia, o de la concentracin de dos reactivos diferentes, cada uno elevado a la primera potencia (El profesor no pas esto porque es demasiado complejo analizar cuando hay dos sustancias interactuando)A partir de la ley de velocidad se tiene que:

Y mediante el clculo se obtiene que:

Obteniendo el grfico:

Y para obtener la vida media, se procede igual que en las otras reacciones obteniendo:

ltimos conceptos sobre cinticaMolecularidad: La molecularidad corresponde al nmero de molculas de reactivos que colisionan simultneamente para formar el complejo activado en una reaccin elemental, se trata de un nmero entero y positivo. As hablamos de reacciones unimoleculares, bimoleculares, trimoleculares y as sucesivamente, pero para que esta sea efectiva no pueden superar las 4 molculas reaccionando entre s.Ecuacin de Arrhenius: La dependencia de la constante de velocidad de una reaccin con respecto de la temperatura se expresa mediante la siguiente ecuacin, conocida como la ecuacin de Arrhenius:

Donde Ea es la energa de activacin de la reaccin (en kJ/mol), R es la constante de los gases (8.314 J/K mol), T es la temperatura absoluta y e es la base de la escala de logaritmos naturales. La cantidad A representa la frecuencia de las colisiones y se llama factor de frecuencia o pre exponencial.

A partir de la linealizacin de la ecuacin de Arrhenius yo puedo graficar en Excel para poder obtener la Energa de activacin (pendiente).

Catlisis:Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reaccin qumica sin consumirse.Existen dos tipos de catlisis:-Catlisis heterognea: En la catlisis heterognea, los reactivos y el catalizador estn en fases distintas. Por lo general, el catalizador es un slido y los reactivos son gases o lquidos.-Catlisis homognea:En la catlisis homognea los reactivos y el catalizador estn dispersos en una sola fase, generalmente lquida. La catlisis cida y la bsica constituyen los tipos ms importantes de catlisis homognea en disolucin lquida

Tip para la integral:

Para poder identificar el orden de reaccin a partir de k

-Cuando es de orden cero:

-Cuando es de primer orden:

-Cuando es de segundo orden: