• ¿Qué unidad química usamos para cuantificar los reactantes o productos de un cambio químico?

• Cuando se tiene soluciones ¿Cómo se llama la unidad de concentración que relaciona las moles de soluto por litro de solución?

• ¿Todas las reacciones químicas se dan a la misma velocidad? • ¿Cómo es la velocidad de reacción del sodio con el agua comparado

con la reacción entre el potasio y el agua?

2 Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g)↑

2 K(s) + 2H2O(l) 2 KOH(ac) + H2(g) ↑ http://youtu.be/Qow4VmTdwsE

1

Conceptos previos

Reacciones químicas

C6H2(NO2)3CH3(s)→ 6CO(g)+2.5H2(g)+1.5N2(g)+C(s)

Combustión del carbón

Reacciones químicas que sucede lentamente.

Explosión del TNT

C(s) + ½ O2(g) → CO(g)

CO(g) + O2(g) → CO2(g)

C(s) + O2(g) → CO2(g)

Reacción química que sucede muy rápidamente

2

Velocidad de reacción

¿Qué es velocidad de reacción?

¿Cómo se mide la velocidad de una reacción química?

¿Qué factores se requiere para que una reacción ocurra?

¿Qué factores modifican la velocidad de reacción?

3

CINÉTICA QUÍMICA 1 Sesión 18

¿Que estudia la cinética química?

La serie de pasos elementales a través de los

cuales los reactivos se transforman en productos.

5

Que tan rápido ocurre una reacción

MECANISMO DE

REACCIÓN

Cin

ética

Qu

ímic

a

6

Logro

Explica los factores que afectan la velocidad de reacción, interpreta la ley de velocidad y determina la concentración de los reactivos en un momento dado durante el curso de una reacción de primer orden.

• Definición

• Velocidad promedio Velocidad de una reacción

• Teoría de las colisiones y la energía de activación.

• Factores.

Factores que influyen en la velocidad de

reacción

• Constante de velocidad y el orden de una reacción.

• Concentración de reactivos.

La ley de velocidad

Habilidad 1 Define y expresa la velocidad de reacción como

función de la variación de concentración en un

intervalo de tiempo.

7

N2O4(g) 2 NO2(g)

tiempo t0= 0 seg t1= 5 seg t2= 10 seg

En una reacción química ¿qué cambia? Cambia la concentración de reactivos y productos.

Velocidad de reacción

Velocidad : Magnitud que indica la rapidez con que ocurre un cambio.

8

9

¿Cómo se expresa la velocidad de reacción promedio? [B]

t

_ [A] t

v= Variación de la concentración = periodo de tiempo

A (g) B(g)

• La concentración se representa: [ ] y se expresa en mol/L o M • La variación de la concentración se representa [ ]= [ ]f – [ ]i • La variación del tiempo se representa t = tf – ti

Velocidad de reacción

Concentración Vs tiempo

9

10

A + B → C

Para una reacción:

a A + b B → c C

v reacción = [B]

t

[A]

t = [C]

t =

Velocidad y estequiometria

[B]

t

[A]

t = [C]

t = 1

a 1

b 1

c v reacción =

Velocidad de reacción

En ese intervalo de tiempo:

11

A(g) 2 B(g)

tiempo (s) [A] (M) [B] (M)

0 2,3 0,0

400 1,7 1,2

Δt

AΔ• velocidad de desaparición de A = 0,0015M/s

s 400

M2,3)-(1,7

Δt

BΔ• velocidad de aparición de B = 0,003M/s

s 400

M0,0)-(1,2

(cada segundo que pasa, la concentración de A disminuye 0,015 mol/L)

(cada segundo que pasa, la concentración de B aumenta 0,003 mol/L)

Velocidad de reacción

En ese intervalo de tiempo:

12

A(g) 2 B(g) tiempo (s) [A] (M) [B] (M)

0 2,3 0,0

400 1,7 1,2

Δt

AΔ• velocidad de la reacción =

0,0015M/s

s 400

M2,3)-(1,7

Δt 2

BΔ

velocidad de reacción = s 400 x 2

M0,0)-(1,2

velocidad de reacción = 0,0015M/s

cada segundo que pasa: la concentración de A disminuye 1 x 0,0015 mol/L

la concentración de B aumenta 2 x 0,0015 mol/L

F.T. 3.1: 1a), 1b), 1c)

Habilidad 2 Explica como afecta la temperatura, concentración, presión,

superficie de contacto y los catalizadores a la velocidad de reacción, en base a la teoría de las colisiones y la energía de activación

13

Temperatura

Concentración

Catalizadores

Superficie de contacto

A mayor número de colisiones mayor velocidad de reacción

Factores que afectan la velocidad

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Teoría de Colisiones

A + B C + D

Complejo

activado

A C

D B

A A Colisión NO eficaz

“Orientación incorrecta”

15

16

NO(g) + N2O(g NO2(g) + N2(g)

Teoría de colisiones

N

N O

N O

N

N O

N O

N

N O

N O

N

O

N O

N N

N N

O

O

colisión no eficaz

colisión probablemente eficaz

+

El efecto es muy grande , un incremento de 10 °C en la

temperatura puede duplicar la velocidad de la mayor parte de

reacciones

Velocidad de Reacción - Temperatura

http://www.youtube.com/watch?v=MuoEvR_BbAY

A temperaturas más altas, una gran población de moléculas tiene mayor energía. Entonces:

• El número de colisiones se incrementa, luego, aumenta la velocidad de reacción.

• Mayor cantidad de moléculas pueden alcanzar la energía de activación, luego, mayor velocidad de reacción.

http://www.freezeray.com/flashFiles/RatesOfReactionTemp.swf

17

Velocidad de Reacción – Superficie de contacto

Cuando los reactivos se encuentran en fases diferentes , a mayor superficie de

contacto mayor número de colisiones. Por lo tanto, mayor velocidad de reacción

Barra de

Zinc

Zinc en

polvo

Trozos pequeños

de madera

HCl HCl

¿Dónde hay mayor número de colisiones?

Trozos grandes

de madera

18

http://www.youtube.com/watch?v=4Ahryh_Hpjk

&feature=related

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“A mayor concentración o presión de reactivos, mayor velocidad

de reacción”.

Velocidad de Reacción - Concentración

• A mayor número de moléculas reactantes, mayor número de

colisiones, por lo tanto mayor velocidad de reacción.

parafina ardiendo

poco O2 más O2

http://www.freezeray.com/flashFiles/RatesOfReactionConc.swf

F.T. 3.1: 2)

Habilidad 3 Utiliza los perfiles de energía para calcular la energía de activación y el calor de reacción.

20

21

• Y ¿en una reacción química que se necesita para pasar de reactante a producto?

Energía de activación

• En una montaña rusa, ¿cómo logra el carro, pasar una loma? ¿Qué se necesita para pasar al otro lado de la loma?

H

B

C

Complejo activado

Ea

A + B C

Reacción Exotérmica H = −

Energía de activación es la mínima cantidad de energía necesaria para que los reactantes pasen a productos

Energía de activación (Ea)

22

http://www.youtube.com/watch?v=VbIaK6PLrRM

H

Ea Las moléculas que han

chocado correctamente

orientadas deberán

remontar la barrera de

la energía de activación

para que pueda

transformarse en

producto.

Reacción Endotérmica H = +

Energía de activación (Ea)

A + B C

B

C

Ea Complejo activado

23

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/activa2.swf

24

Este fenómeno se llama catálisis. Los catalizadores actúan formando

complejos de menor energía de activación

Un catalizador es una

sustancia que se añade en

pequeña cantidad para

modificar la velocidad de

una reacción.

Factores que alteran la velocidad de reacción

Los catalizadores

El catalizador aumenta la

velocidad de una reacción al

disminuir la energía de

activación de la reacción.

25

Ejemplo: Perfil de energía - Trayectoria de la reacción

Para la reacción A + B → 3C + D, la energía

de activación es de 32 kJ/mol , su Hi = 15

kJ/mol y Hf= 18 kJ/mol . Represente el perfil

de energía e indique si se trata de una

reacción exotérmica o endotérmica.

25

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/activa2.swf

F.T. 3.1: 3a), 3b), 3c), 3d)

Habilidad 4 Evalúa los factores que afectan la velocidad de reacción

que se llevan a cabo en los procesos industriales y en el

medio ambiente

26

27 27

El titanio y el proceso Knoll

La primera etapa de producción del titanio metálico es la conversión del mineral que contiene TiO2 en TiCl4 según la reacción a 800 °C: TiO2(s) + 2 C(s) + 2 Cl2(g) TiCl4(g) + 2 CO(g)

F.T. 3.1: 4

Consolidando

∆H= -

∆H= +

Factores que afectan la velocidad de reacción:

Para que ocurra una reacción

https://www.youtube.com/watch?v=z2245FkSnho

Bibliografía

• Petrucci: Química General, 8ª edición. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, (Prentice Hall, Madrid, 2003).

• Animaciones Flash interactivas Para Aprender _Factor que afecta la velocidad : la temperatura

http://www.fisica-quimica-secundaria-bachillerato.es/quimica_interactiva.htm

• Velocidad de una reacción química y concentración de los reactivos

http://www.youtube.com/watch?v=u4Ic5Yyk7cY&feature=fvsr

• Cinética_quimica _ Slideboon _ http://www.slideboom.com/presentations/96731/4-Cinetica_quimica

• Ciencias Naturales – Química _ ¿Qué Factores Afectan la Velocidad de Reacción

Cinethttp://odas.educarchile.cl/objetos_digitales_NE/ODAS_Ciencias/Quimica/factores_afectan_velocidad_reaccion/index.html

• Cinética_quimica http://www.uam.es/departamentos/ciencias/quimica/aimp/luis/Docencia/QB/Este_curso/Presentaciones/4-Cinetica_quimica.ppt.

• Cinética Química http://www.chm.davidson.edu/vce/kinetics/RateOfReaction.html

• Laboratorio Virtual _ Concentración http://labovirtual.blogspot.com/search/label/cin%C3%A9tica%20qu%C3%ADmica

• Factores que afectan la VRX _ http://www.freezeray.com/chemistry.htm

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