CINETICA _ EJEMPLOS

8/17/2019 CINETICA _ EJEMPLOS

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Cinética QuímicaG. Canchari

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CINETICACINETICA

QUIMICAQUIMICA

Ingeniera QuímicaIngeniera QuímicaGodelia Canchari SilverioGodelia Canchari Silverio



Cinética QuímicaG. Canchar

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CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA• La Cinética Química es la rama de la química que

estudia cuantitativamente la rapidez de reacción.• Tamién estudia el cami! de la c!mp!sición de

l!s estad!s ener"étic!s c!n respect! al tiemp!.• Una reacción puede ser esp!nt#nea de acuerd! alas le$es term!din#micas% per! para saer si!curre ! n! !curre% ésta dee !currir en laps!

de tiemp! raz!nale.• En este cas! es imprescindile n!tar ladi&erencia entre esp!ntaneidad $ rapidez .




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CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA• Por ejemplo

! "! #g$ % &! #g$ ! "!& #l $ G ' ( #e)pon*+nea$

'er! n! (a$ evidencia de que esa reacción !curra deid!a que es inmensamente LENTA a )*+C $ una atmós&erade presión

'ara predecir cu#n r#pid! !curren las reacci!nesnecesitam!s l!s principi!s de la Cinética Química.

N, -A /ELACI0N ENT/E E1',NTANEI2A2 /A'I2E3




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CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA

• Tiene que ver c!n la rapidez de la reacciónquímica

• Estudia l!s &act!res que determinan ! c!ntr!lan

la rapidez de un cami! químic! tales c!m!4• la naturaleza de l!s reactiv!s ! pr!duct!s%• c!ncentración de las especies que reacci!nan%

• el e&ect! de la temperatura%• la naturaleza del medi! de reacción $• la presencia de a"entes catalític!s.




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CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA• 'ara entender l!s di&erentes pas!s !pr!ces!s elementales

• 5i.e. cóm! !curren las reacci!nes a nivelatómic!6 m!lecular7 a través de l!s cualesl!s reactiv!s se c!nvierten en pr!duct!sdeem!s estudiar l!s mecanism!s dereacción.




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mecanismos de reacciónmecanismos de reacción• Es la serie de pas!s elementales a través de l!s cuales

l!s reactiv!s se c!nvierten en pr!duct!s.• Una vez que se c!n!ce el mecanism! de una reacción

p!dem!s c!ntr!lar las c!ndici!nes óptimas para la

reacción $ !tener una ma$!r cantidad de pr!duct!s enmen!r tiemp!.• El mecanism! de una reacción representa l! que n!s!tr!s

creem!s 5(ipótesis7 que !curre a nivel atómic! m!lecular%

la serie de trans&!rmaci!nes a nivel atómic! 6 m!lecular$ se p!stula en ase a l!s resultad!s de e8periment!sd!nde se (a determinad! c!m! a&ectan l!s di&erentes&act!res la rapidez de la reacción.




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mecanismos de reacciónmecanismos de reacción• La estequi!metría de la reacción es siempre muc(!

m#s sencilla que el mecanism! $ n! n!s dice nadas!re éste. E9empl!4• ) -)5"7 : ,)5"7 ) -),5l 7• 'ara esta reacción se p!stula el mecanism!

si"uiente4




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mecanismos de reacciónmecanismos de reacción

• Cada reacción !curre en un s!l! pas! al nivelm!lecular $ d!nde aparecen envueltas especiesintermedias reactivas c!m! -% ,% ,- $ -,) quen! aparecen en la ecuación química alanceada.




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2ETE/MINACI0N 2E LA LE 2E /A'I2E3

'!dem!s determinar la le$de rapidez de reacción p!run e8periment! d!nde semida el cami! en la

c!ncentración de unaespecie en &unción deltiemp! de reacción.1i la especie es un reactiv!5/7% la c!ncentración del

mism! disminu$e c!n eltiemp! $ si la especie es unpr!duct! 5'7% lac!ncentración aumenta c!n

el tiemp!

Podemo) *am,i-n de*erminar larapide. de la reacci/n en un*iempo dado de la pendien*e dela *angen*e de la curva de

concen*raci/n con*ra *iempo0




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El cami! en c!ncentración

del reactiv! es ne"ativ!p!rque desaparece $ p!r est!la rapidez de desaparición see8presa4

Para la reacción:

C!"1I C!"2 % "I

Podemo) de*erminar larapide. de la reacci/n en un*iempo dado de la pendien*ede la *angen*e de la curva deconcen*raci/n con*ra

*iempo0




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1i se e8presa en términ!s de l!s pr!duct!s el cami! enc!ncentración es p!sitiv! $ la rapidez se e8presaría c!m!4

$ deid! a la estequimetría de la reacción las rapideces s!n equivalentes $las d!s ecuaci!nes anteri!res se pueden i"ualar.




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La c!nstante se eval<a usand! un! de l!s e8periment!s%

usand! t!d!s $ evaluand! un pr!medi! ! llevand! a"r#&ica el l!" r= c!ntra el l!" de la c!ncentración inicialcuand! (a$ su&icientes dat!s para (acerl!

Usand! el c#lcul! inte"ral las le$es de rapidez tienen unaecuación especí&ica dependiend! del !rden de la reacciónpara reacci!nes del tip!4

CALCUL, 2E LA >EL,CI2A2 2E /EACCI,N




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,rden cer!

n ? =




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,rden un!

n = 1




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,rden d!s

n = 2




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Unidades de la c!nstante especí&ica de rapidez

Estas dependen del orden de la ley de rapidez. Si la reacción es deprimer orden la constante tiene unidades de tiempo inverso. Ejemplo

!ara "ue la i#ualdad se cumpla la constante de$e tener unidades detiempo inverso. %e la misma &orma si la ley de rapidez es de se#undoorden entonces'

!ara "ue la i#ualdad se cumpla las unidades de ( de$en ser )*+mole,tiempo-.




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3N34GÍA 53 ACTI6ACI7N

1. Se#n las moléculas se apro/iman una a la otra empiezan a sentir larepulsión entre las nu$es electrónicas y entonces la rapidez de

movimiento disminuye' reduciendo la ener#ía cinética y aumentando laener#ía potencial de$ido a la repulsión

0. !or otra parte' si las moléculas "ue se mueven rpidamente puedenvencer las &uerzas de repulsión y penetrar las nu$es electrónicas y &ormarnuevos enlaces y así &ormar productos

2. 3l &ormarse los productos y éstos separarse' la ener#ía potencialdisminuye' aumentando la rapidez de separación de los mismos.




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La ener"ía mínima que deen tener las m!léculas para que el c(!que seae&ectiv! se c!n!ce c!m! la Ener"ía 2e Activación de reacción.

Energía De Activación

8a 3nergía deAc*ivaci/n dede)compo)ici/n deC"9C"!:r para ;ormarC"9C"!&"corre)ponde a ladi;erencia en*re laenergía po*encial delo) reac*ivo) < elm+=imo de la curva deenergía po*encial




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E@ECT, 2E LA TEM'E/ATU/A 1,/E LA /A'I2E3 2E /EACCI0N

A. 2istriución de ener"ía en &unción de temperatura - La

rapidez siempre es proporcional a la temperatura ya que laenergía cinética es también proporcional a la temperatura yesto hace que aumente el número de choques entre partículas.

Un aument! de B= "rad!s en temperatura puede aumentarla rapidez de las m!léculas p!r un )= a un =D $ est! setraduce a un aument! en la rapidez de reacción de un )==a ==D.

Adem#s un aument! en temperatura aumenta la &racción dec(!ques m!leculares que s!n e&ectiv!s $ este &act!r s!repasa el aument! en el n<mer! t!tal de c(!ques p!r unidadde tiemp!.




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3)*e compor*amien*o lo podemo) e=plicar en *-rmino) dela *eoría cin-*ico < la di)*ri,uci/n de la energía cin-*ica#ver ;igura )iguien*e$0

mayor temperatura!la cur"a de distribuciónest# desplazada en ladirección de energíascinéticas mayores.

$sto resulta en que elnúmero de moléculasque tienen capacidadpara reaccionar

aumenta con unincremento en latemperatura y por lotanto la rapidez dereacción aumenta




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La ecuación de Arrhenius %e acuerdo a la 4eoría de Colisiones la rapidez de reacción esproporcional a la &racción de moléculas con ener#ía i#ual o mayor "ue

Ea y esta depende del valor de Ea y de la temperatura. 3rrheniussu#iere "ue estos &actores estn relacionados a través de laecuación

%onde:A4 es el &actor de &recuencia

de choques asociado a número dechoques'segundo y al orientaciónde las moléculas.

e6Ea/T &racción de moléculas

con energías iguales o mayores a$a.Ea : energía de acti"ación

/4 constante de los gasesideales




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• )os a#entes catalíticos aumentan la rapidez y al &inalse reco$ran en su estado ori#inal o inalterado.

• 3l#unos ejemplos de a#entes catalíticos son !latino+!t-' 5/ido de man#aneso +6n50-' yoduro de potasio

+78-' oro +3u- y las enzimas.• 4iene la ha$ilidad de acelerar la reacción' pero no

tienen la capacidad de hacer "ue una reacción noespontnea' ocurra.

• En una reacción catalizada el a#ente catalítico se usaen uno de los pasos y ms tarde se re#enera en unpaso su$si#uiente.

AG3NT3S CATA8ÍTIC&S



Cinética QuímicaG C h

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• )os mecanismos catalizados son di&erentes alno,catalizado y la ener#ía de activación esmenor' y por lo tanto la rapidez aumenta.

• El a#ente catalítico no es un reactivo ni unproducto' no altera la constante de e"uili$rio yreduce el tiempo en "ue se lo#ra el estado dee"uili$rio.

• 4am$ién tiene el mismo e&ecto en la reacción

directa como en la reacción reversa.• 9ay a#entes catalíticos homo#éneos y

hetero#éneos.

AG3NT3S CATA8ÍTIC&S

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