Cinética Química

FUNDACIÓN EDUCACIONALCOLEGIO DE LOS SS.CC.- MANQUEHUE -

Profesora : Magdalena LoyolaCurso: III° 2015

Introducción¿porqué existen reacciones tan

rápidas como la combustión del gas natural que ocurre en fracción de segundo y otras tan lentas como la formación del diamante que demora miles de años?

¿Qué factores influyen en la velocidad de una reacción?

¿cómo se hace posible la transformación de los reactantes en productos?

Velocidad

Velocidad= Distancia TiempoKm/hr

m/s

Velocidad de una reacción

En una reacción química la velocidad se define como el cambio de concentración molar en el tiempo.

Se expresará entonces en la unidad M/s ó mol/L*s

Expresión de la velocidad

Reactivos→ Productos

Velocidad promedio: Cambio de molaridad de un reactante o producto en un intervalo de tiempo dado

V reactantes = - [ ] final- [ ]inicial

t final – t inicialV productos = [ ] final- [ ]inicial

t final – t inicial

Velocidad instantánea: Molaridad de un reactante o producto en un momento determinado .

Ejercicio

Para la reacción hipotética A → B, determine la velocidad promedio de A en el intervalo de 20 a 40 minutos expresada en M/s

[A] [B] Tiempo (min)

0,046 0 0

0,023 0,023 20

0 0,046 40

Determine la velocidad de B en el mismo intervalo

Para una reacción general del tipo A + B → C + DLa expresión de la velocidad quedaría

como:

Velocidad y Estequiometría

Para reacciones que se llevan a cabo con estequiometría distinta de 1:1, por ejemplo

H2+ I2 → 2HI“por cada 1 mol de H2 y de I2que

desaparece aparecen dos moles de HI”

Para una reacción general del tipoaA + bB → cC + dD

La velocidad se expresa como:

Ejercicios

Exprese la velocidad de las siguientes reacciones en función de la desaparición de los reactantes y aparición de los productos:

1) CH4 + O2 → CO2 + H2O2) C8H18 + O2 → CO2 + H2O

3) Zn + HCl → ZnCl2 + H2

Para la siguiente reacción:3O2 → 2O3

si la velocidad media de aparición de O3 en un determinado momento es de 4 x 10 -5 M/s, ¿cuál es la velocidad de desaparición de O2?

La descomposición de N2O5 se lleva a cabo conforme a la siguiente ecuación

2N2O5(g)→4NO2 (g)+O2(g)

Si la velocidad de descomposición de N2O5 en un instante determinado es 4,2 x 10-7 M/s ¿Cuál es la velocidad de aparición de NO2 y de O2?

Teoría de las colisiones Para que los átomos moléculas o iones puedan

reaccionar antes se deben encontrar y chocar, pero, no basta que choquen para que puedan generar el o los productos.

El número de colisiones eficaces está determinado por:› Frecuencia de las colisiones

› Factor de Orientación

Energía de activación (Ea)Los átomos y/o moléculas requieren chocar

con una energía mínima para generar productos.

Factores que influyen en la velocidad de una reacción

Estado físico de los reactivos Concentración de los reactivos Temperatura a la que se lleva a cabo

una reacción Presencia de un catalizador

Concentración y Velocidad

Una forma de estudiar el efecto de la concentración en la velocidad de una reacción consiste en establecer relaciones entre las concentraciones de reactantes y las velocidades iniciales observadas.

Para la siguiente reacción :NH4+ (ac) + NO2- (ac)→ N2 (g) + 2H2O (l)

Se han tabulado los siguientes datos:

N° del experimento

Concentración inicial de NH4+ (M)

Concentración inicial de NO2- (M)

Velocidad inicial (M/s)

1 0,01 0,2 5,4 x 10-7

2 0,02 0,2 10,8 x 10-7

3 0,04 0,2 21,5 x 10-7

4 0,06 0,2 32,3 x 10-7

5 0,2 0,0202 10,8 x 10-7

6 0,2 0,0404 21,6 x 10-7

7 0,2 0,0606 32,4 x 10-7

8 0,2 0,0808 43,3 x 10-7

Orden de reacciónEl orden de reacción es un número que

representa cuál es la dependencia de la velocidad cuando cambia la concentración

Orden 0 = No hay relación entre el cambio de la concentración y la velocidad.

Orden 1 = Existe una relación lineal entre el cambio de concentración y velocidad

Orden 2 = Existe una relación exponencial entre el cambio de concentración y la velocidad.

Ley de velocidad

La ley de velocidad expresa la dependencia de la velocidad con el cambio de concentración de los reactantes.

ORDEN DE REACCIÓN

Constante de

velocidad

Concentración de reactantes

Utilidad de la ley de velocidad

Determinación de la constante de velocidadLa reacción del óxido Nítrico con Hidrógeno a 1280

°C es:2NO (g) + 2H2 (g) → N2 (g) + 2H2O (g)

A partir de los siguientes datos, determine la ley de velocidad y calcule la constante de velocidad.

Experimento

[NO] [H2] Velocidad inicial (M/s)

1 5,0 x 10-3 2,0 x 10-3 1,2 x 10-5

2 10 x 10 -3 2,0 x 10 -3 4,8 x 10-5

3 10 x 10 -3 4,0 x 10 -3 9,6 x 10 -5

Determinar la velocidad a cualquier conjunto de concentraciones

Determine la velocidad cuando [NO]=0,1 M

y [H2] = 0,1 M