ENERGIA DE ACTIVACION Y ECUACION DE ARRHENIUS

QUIMICA GENERAL ILUIS VACA S

AYUDANTE

ENERGIA DE ACTIVACIONLa velocidad de casi todas las reacciones

químicas aumenta con la temperatura. Por ejemplo: las plantas crecen más aprisa en tiempo caluroso que cuando hace frío.

ENERGIA DE ACTIVACIONEl químico sueco Svante Arrhenius sugirió en 1888 que

las moléculas deben poseer cierta cantidad mínima de energía para reaccionar. De acuerdo con la teoría cinética, esta energía proviene de la energía cinética de las moléculas que chocan. La energía mínima que se necesita para iniciar una reacción química se llama energía de activación, Ea y varía de una reacción a otra.

ENERGIA DE ACTIVACIONEn un grafico de energía vs avance de la reacción se

observa la presencia de una barrera energética (Ea) que es el mínimo valor para iniciar la transformación de reactivos en productos.

Tipos de reaccionesReacción exotérmica Reacción endotérmica

EJERCICIO 1: Relacione los números con los nombres del recuadro

•Productos de la reacción•Energía de activación de la reacción directa sin catalizador•Energía de activación de la reacción directa con catalizador•Energía de activación de la reacción inversa sin catalizador•Energía de activación reacción inversa con catalizador•Trayectoria/Coordenada de la reacción•Cambios de energía para la reacción directa e inversa con y sin catalizador•Cambio energético global de la reacción directa e inversa•Energía•Complejo activado•Variaciones de energía para una reacción directa e inversa con (y sin presencia) de un catalizador

Respuestas ejercicio 1• Productos de la reacción - 7• Energía de activación de la reacción directa sin catalizador - 4• Energía de activación de la reacción directa con catalizador - 5• Energía de activación de la reacción inversa sin catalizador - 6• Energía de activación reacción inversa con catalizador - 10• Trayectoria/Coordenada de la reacción - 2• Cambios de energía para la reacción directa e inversa con y sin

catalizador - 9• Cambio energético global de la reacción directa e inversa - 9• Energía - 1• Complejo activado - 3• Variaciones de energía para una reacción directa e inversa con

(y sin presencia) de un catalizador - 8

Ejercicio 2: Observe las imágenes y responda las preguntas siguientes

1.- ¿Cuál tiene mayor energía de activación?2.- ¿Cuáles reacciones son exotérmicas?3.- ¿Cuál de las reacciones es mas rápida?4.- ¿Cuáles no muestran en la grafica su avance con catalizador?5.- ¿Cuál tiene la mayor energía potencial al inicio?

Respuestas ejercicio 2Pregunta Respuesta

1 Figura 4

2 Figura 1

3 Figura 1

4 Las 4 imágenes

5 Figura 1

ECUACIÓN DE ARRHENIUSLa mayor velocidad a

temperatura más alta se debe a un aumento de la constante de velocidad con la temperatura. Por ejemplo, se tiene la reacción de primer orden CH3NC9 → CH3CN

La figura muestra la constante de velocidad en función de la temperatura. La constante de velocidad y la velocidad de la reacción, aumenta rápidamente con la temperatura, por cada incremento de 10°C.

ECUACIÓN DE ARRHENIUSEn 1889 Arrhenius deduce una expresión

matemática que se utiliza para comprobar la dependencia de la constante de velocidad (o cinética) de una reacción química con la temperatura

RTEa

Aek

Donde: Ea es la energía de activaciónR es la constante de los gasesT es la temperatura absoluta e es la base de los logaritmos naturalesA es el número de choques entre las partículas

reaccionantes

ARTEak lnln

Podemos obtener una expresión para dos constantes de velocidad a dos temperaturas diferentes a partir de la pendiente de la ecuación.

Gráficamente

Ejercicio 1 Las constantes de velocidad para la

descomposición del acetaldehído, ver reacción:CH3CHO (g) → CH4 (g) + CO (g)

Se midieron a cinco temperaturas diferentes. Los datos se presentan en la Tabla no4

A) Trazar una gráfica de ln k contra 1/T y determinar la energía de activación (en kJ/mol) para la reacción referida. R = 8.314 J / (K · mol).

B) Hallar la constante de velocidad a 900 K

Solución Ejercicio 1

Ea= 1.74 x 10^2 KJ/mol aproximadamente

Solución Ejercicio 1

CatalizadoresUn catalizador es una

sustancia que modifica la velocidad de una reacción, sin que sufra un cambio químico permanente y sin consumirse.

Su presencia en muchos casos disminuye la necesidad de altas temperaturas y altas presiones en procesos industriales, razón por lo que actualmente se hacen grandes inversiones de dinero en estudios relacionados a estos.

CatálisisUna forma en la que un catalizador puede

acelerar una reacción es juntar los reactivos y ayudar a que se rompan los enlaces.

Tipos de catálisisExisten dos tipos de catálisis: homogénea

y heterogénea.En la catálisis homogénea todas las

sustancias (reactivos, productos y catalizadores) están en el mismo estado físico. En la heterogénea en cambio el catalizador es una sustancia sólida y las demás sustancias están en otros estados físicos.

Taller1.- En la figura se representa gráficamente la

variación de la energía potencial para la reacción de un solo paso A → B. A) Calcular la energía de activación de la reacción directa. ¿Cuánto hay de energía al inicio de la reacción y en el complejo activado? B) Determine el valor de Ea para la reacción inversa y el cambio energía ΔE para la reacción.

TallerPara la siguiente reacción A →B se han

determinado las constantes de velocidad de reacción para un conjunto de temperaturas y los datos obtenidos son los que aparecen a continuación:

A)Gráficamente calcular el valor de la energía de activación para la reacción.

B)Hallar el valor de la constante k si la temperatura es de 500 K