Quimica semana 7 unidad iv cinetica quimica

• 1. Lic. Qum. Jenny Fernndez Vivanco CICLO 2012-IMdulo: I Unidad: IVSemana:7 QUIMICA GENERAL

2. ORIENTACIONES

• Se recomienda revisar las bases tericas en su gua didctica de qumica general.

• Es necesario que dedique dos horas diarias a su estudio, consultando los libros o textos de lectura obligatorios y el material impreso que se le ha entregado.

• Esobligatorio que revise los videos complementarios que se le adjunta sus respectivos link en internet.

3. Reacciones qumicas

• Una reaccin est gobernada por dos aspectos:

• • La rapidez con la que se realiza:aspecto cintico CINTICA QUMICA

• • La posibilidad de su realizacin:aspecto termodinmico EQUILIBRIOQUMICO

4. Formacin del agua

• Hidrgeno y oxgeno son colocados en un globo en proporcin 2:1,

• 2H 2 ( g ) + O 2 ( g )2H 2 O( g )

• • Esta mezcla tiene la posibilidad de formar agua, sin embargo la reaccin no ocurrir hasta colocar una pequea llama en la base del globo.

• • Los dos gases reaccionan explosivamente para formar agua.

• • La reaccin es altamente exotrmica, de modo que el agua formada estar en fase gaseosa antes que en lquido.

5. Rapidez de una reaccin (r) Indica la rapidez con la que se forman los productos o aquella con la que se consumen los reactantes. Indica como cambia la concentracin de los reactantes o de los productos en la unidad de tiempo. 6. Rapidez de una reaccin (r)

• [B]

• ReactantesBr B=

• t

• [A]

• (ii) Aproductos r A= -

• t

• [X] = concentracin molar de X (mol/L)

Rapidez de formacin de B Rapidez de desaparicin de A 7. Ejemplo

• Sea la rxn: N 2 (g)+3 H 2 2 NH 3

• La rapidez de consumo de H 2es el triple de la del consumo de N 2

• r H2= 3 r N2 r N2= (1/3) r H2

• Tambin:

• r NH3= 2 r N2 r N2= (1/2) r NH3

• Luego:

• r N2= (1/3) r H2= (1/2) r NH3

8. Expresin de la rapidez

• En general, para la rxn:

• aA +bB->cC +dD

• r A r B r C r D

• = = =

• a b c d

Ley diferencial de la velocidad [A] t 1 a = - [B] t 1 b - = [C] t 1 c = [D] t 1 d = r rxn 9. Un ejemplo - [N 2 O 5 ] t [NO 2 ] t = 1 2 [O 2 ] t = 1 1/2 rapidez= 10. Por qu ocurren las reacciones? Las reacciones qumicas se producen por los choqueseficacesentre las molculas de reactivos Veamos la reaccin de formacin del HI a partir de I 2e H 2 Adems del choque en la direccin adecuada las molculas tienen que tener una energa suficiente; esta energa mnima se denominaenerga de activacin . Teora de las colisiones I I H H Choque eficaz No eficaz I I I I H H H H I I H H I I H H I 2+ H 2 HI + HI I 2 H 2 11. CH 3 Br + Cl - CH 3 Cl + Br - Esta reaccin se sustitucin simple ocurrir slo si el Cl -ataca al sustrato por detrs del enlace C-Br, es decir se presenta en la posicin adecuada. 12. Modelo del estado de transicin Diagramas de energa de activacin

• durantela reaccinseforma nespecie sinestable sy de alta energa : los complejo sactivado s .

• Elcomplejo activado de mayor energase conoce comoestado de transicin , intermedio entre los reactivos y los productos.

• Elmodelo del estado de transicinsupone que elestado de transicin :

• • est en equilibrio, amuybajas concentraciones, con los reactivos.

• • puede descomponerse en productos, s i posee laenergaadecuada , o por el contrario convertirse de nuevo en reactivossi no contiene la energa suficiente .

13. Perfil de una reaccin

• El transcurso de una reaccin puede ser representado mediante un diagrama de energa (energa potencial vs avance de la reaccin), en el cual se aprecia la variacin de energa durante la reaccin.

14. Perfil de una reaccin RP+calor R + calorP 15. Reaccionesexotrmicasendotrmicas Fe 2 O 3+ 2 Al 2Fe+Al 2 O 3+ energa 2NH 4 SCN + Ba(OH) 2+ calor NH 3+ 2H 2 O + Ba(SCN) 2 16. Diagrama de energa En el diagrama se aprecian: E a= energa de activacin H = entalpa de reaccinH = entalpa = contenido de energa almacenada en las sustancias (energa potencial) H = H productos H reactantes En una reaccin exotrmica H < 0 En una reaccin endotrmica H > 0 17. Ley de accin de masas Dada por Guldberg y Waage: La velocidad de una reaccin es proporcional a las concentraciones de los reactantes elevadas a ciertos exponentes Sea la rxn:3A+2B C+D r A r B r rxn=== r C= r D= k [A] [B] 32 k = cont. Especfica de velocidad = entero o fraccin, obtenidoexperimentalmente = orden globalde la reaccin A mayor nmero de molculas de reactantes, mayor ser el nmero de choques, y mayor la rapidez de la reaccin !! 18. Reacciones elementales

• Es aquella que ocurre en una sola etapa, es decir su ecuacin muestra que especies chocan directamente para dar los productos.

19. Ejemplo de reaccin elemental Estado de transicin Complejos activados N 2 O + NON 2 +NO 2+ 139 kJ 20. Reacciones complejas o por etapas

• Son las que ocurren en varias etapas. Es decir su ecuacin no muestra las especies que chocan directamente.

• Ejemplo:

• H 2 O 2 +2 Br - +2H + Br 2 +2 H 2 O

• Etapas (mecanismo):

• (i) Br - +H + +H 2 O 2 HOBr+H 2 O

• (ii) H + +HOBr+Br - H 2 O+Br 2

• H 2 O 2 +2Br - +2H + Br 2 +2 H 2 O

Es imposible pensar en el choque simultneo de ms de 3 especies!! 21. Una reaccin por etapas

• Las soluciones A y B producen una solucin roja. Luego, al adicionar la solucin C, la solucin se torna blanca lechosa ,la que luego de un tiempo se vuelve azul.

22. Nota

• Solo en reacciones elementales, el orden de la rxn se obtiene de la estequiometra.

• Rxn unimolecular:Aprod r rxn= k[A]

• Rxn bimolecular:A + Bprod r rxn= k[A][B]

• Rxn bimolecular: 2 Aprod r rxn= k[A] 2

• Rxn trimolecular:3Aprod r rxn= k[A] 3

• Rxn trimolecular:A + 2Bprod r rxn= k[A][B] 2

23. Factores que afectan la r rxn 1.- Estado fsico de los reactivos 2.- Concentracin de los reactivos Las reacciones son ms rpidas si los reactivos son gaseosos o estn en solucin.En las reacciones heterogneas la velocidad depender de lasuperficie de contactoentre ambas fases, siendo mayor cuanto mayor es el estado de divisin. A mayor nmero de molculas, mayor nmero de choques efectivos, y por tanto mayor rapidez de la reaccin. Son aquellos que modifican el nmero de choques efectivos 24. Factores que afectan la r rxn 3.- Temperatura Un incremento de la temperaturaprovoca un incremento en la energa cintica de las molculas,lo que hace que sea mayor el nmero de molculas que alcanza la energa de activacin, aumentando tambin la probabilidad de choques efectivos. 4.- Catalizadores Uncatalizadores una sustancia que aumenta la velocidad de reaccin sin consumirse.El catalizador acta cambiando la trayectoria(el mecanismo)de la reaccin, disminuyendo la energa de activacin necesaria y aumentando la velocidad de reaccin. 25. Energade activacin Energa potencial Transcurso de la reaccin Complejo activado Reactivos H0 Energa potencial Reaccin exotrmica Reaccin endotrmica Productos Productos E.A Los catalizadores cambian la energa de activacin de una determinada reaccin, y por lo tanto incrementan la velocidad de reaccin Reaccin no catalizada Reaccincatalizada 26. Energade activacin EnergaTranscurso de la reaccin Complejo activado Reactivos H0 Energa Reaccin exotrmica Reaccin endotrmica Productos Productos E.A E.A Los catalizadores negativos aumentan la energa de activacin Los catalizadores positivos disminuyen la energa de activacin E.A sin catalizador E.A con catalizador negativo E.A con catalizador positivo 27. Descomposicin cataltica del H 2 O 2 H 2 O 2(ac) O 2 (g)+2 H 2 O(l) 28. Un catalizador cambia el perfil de una reaccin 29. CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE INVESTIGACIN SUGERIDAS

• Investigar lo siguiente:

• Control de la velocidad de reaccion en la conduccion de la corriente electrica en funcion al voltaje de corrientes:

• a) Bajo voltaje

• b) Medio voltaje

• c) Alto voltaje

30. GRACIAS