CINETICA MOLECULAR La cinetica molecular trata de justificar las leyes de la velocidad obtenidas por la cinetica emprica mediante una modelizacin teorica que justifique los resultados y permita plantear un modelo o mecanismo de reaccin

1.1 MODELO TEORICO El modelo terico aceptado actualmente es una combinacin de la teora de las colisiones y de la teora del complejo activado. De acuerdo con el, las reacciones qumica se producen a causa del choque de las molculas entre si. El choque entre molculas es eficaz cuando se generan productos. Para que suceda esto es necesario 1.1.1 que la energa cinetica de las molculas de reactivo sea suficiente para vencer a las fuerzas repulsivas de corto alcance y que tenga lugar la reaccin. Esta barrera energtica es la denominada energa de activacin 1.1.2 que el choque se produzca con la orientacin espacial y en la posicin molecular adecuada (1 y 2) son las propuestas de la teora de las colisiones 1.1.3 que tras el choque entre los reactivos se forme un agregado molecular transitorio al que se denomina complejo activado (etapa de reaccin propuesta por Arrhenius y eyring) 1.1.4 a continuacin el complejo activado sufre un proceso de reestructuracin de enlaces cuya posteriorevolucion puede conducir a la formacin de los productos o a la regeneracin de los reactivos de partida ejem:

http://www.upc.edu.pe/sites/default/files/page/file/manual-pdn-2010-02-quimica.pdf Imagen 1

Este es el complejo activado puede romperse de dos formas distintas

Figura 2

1.2 energia de la activacinla energa cintica total de las molculas reactantes (energa del choque) debe ser mayor ue de la barrera de energa de activacin del proceso

Figura numero 3

1.3 El factor estricoLa posicin y orientacin espacial del choque se determinante en la formacin del complejo activado

Figura numero 4

De estas observaciones se deduce :- la reaccin se produce por choque entre molculas - Solo son eficaces los choques con energa superior a un cierto valor (Ea) - para que el choque sea efectivo las molculas tienen que tener una orientacin apropiada

1.4 la formacin del complejo activado si la energa del choque la posicin y orientacin espacial son adecuadas se forma un agregado molecular transitorio al que se denomina complejo activado . en el caso representado, su ruptura posterior conduce a la formacin del producto o a la recuperacin de los reactivos de partida

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

Imagen 5

Las siguientes figuras muestran los diagramas de coordenada de reaccin para un proceso exotermico y otro endotrmico, en ellas se representan los conceptos de energa de activacin directa, inversa y la entalpia de reaccin () la relacin que existe entre estos tres trminos es:

Figura 6

1.5 obtencin de la ecuacin de Arrhenius Para dar una interpretacin terica y cuantitativa de la cintica de las reacciones, se propone que la velocidad de la reaccin debe ser proporcional al nmero de colisiones efectivas que se producen por unidad de tiempo.Entendemos que por colision efectiva aquella que conduce a la formacin de producto (las molculas reactivo poseen suficientes energa cinetica, la orientacin y posicin del choque son adecuadas para formar el complejo activado y la reorganizacin de este genera el producto deseado. Por tanto)

V: velocidad de reaccin F: fraccin de molculas con Ecin>Ea V=f.Z.P Z: nmero de colisiones P: probabilidad de que las molculas que choquen estn orientadas favorablemente para la reaccinSi suponemos que la reaccin estudiada se produce en fase gaseosa, el valor de la fraccin de las molculas cuya energa es mayor que Ea la podemos obtener a partir de la teora cintica de gases. Que dice:

F==

Sustituyendo: V=Z.P

Tomando logaritmos: Lnv = ln(Z.P) -

Para comparar con la expresin de Arrhenius seleccionaremos dos temperaturas (T1 y T2) diferentes, luego: =-()=-Como se ha visto anteriormente para una reaccin genrica podemos plantear para dos temperaturas diferentes que: A+B P V = K = =

Y por lo tanto se cumple: ==-()Que es una expresin similar a la propuesta de Arrhenius. lnK=lnA- =-() A: factor de frecuencia Ea: energa de activacin

lnK La representacin grfica de lnK frente a 1/T, es recta de pendiente Ea/R, como se propuso anteriormente1/t

Energa de activacin y temperaturaSe comprueba experimentalmente que el aumento de temperatura produce un aumento en la velocidad de reacciones de las reacciones. La justificacin se encuentra en la modificacin que se produce en la distribucin de las velocidades moleculares (y por tanto de su energa cintica) a causa de la modificacin de T (teora cintica de los gases)En el grafico se observa que el aumento de la temperatura de la fraccin molculas con E superior a la Ea.Luego debe aumentar el nmero de colisiones eficaces y por tanto la velocidad de reaccin

Figira 7

Modelo de eyring Eyring realiza un anlisis termodinmico del modelo terico estudiado anteriormente

Figura 8Para este modelo podemos plantear que: V=- = Y como:

Entonces:V=

Por otra parte debe cumplirse que: s

Luego: lnComo: V=K.Y por otra parte obtuvimos que: V=Entonces: K=Ecuacin que est de acuerdo con la ley de Arrhenius donde: A= y Ea=