CINETICA QUIMICA

• cambio de la concentración con el tiempo • ley de velocidad• orden de reacción• como determinar el orden• método integral• método diferencial• método de la vida media• energía de reacción • mecanismos de reacción• catalisis

ve loc ida d d e u na re a cc ió n q u ím ica

co m o o cu rre u nare a cció n q u ím ica

cu a les son los fa cto resq u e in flu yen en lare a cció n q u im ica

c in é tica q u im ica

p re d ice si u n a re acc iónq u ím ica p ue d e o currir o no

n o da in fo rm a ció n so bre co m o o cu rre u nare a cció n q u ím ica

te rm o d in ám ica q u ím ica

Termodinámica versus Cinética

ley de velocidad

A + B +..... C + D + .....

orden de reacción exponente de cada concentración en la expresión de la ley de velocidad...

no existe una relación sencilla entre los coeficientes estequiométricos y los órdenes de reacción.

orden total de reacción - suma de los órdenes individuales:  + + ...., puede ser positivo, negativo, fraccionario ó cero.

constante específica de velocidad, k -es la constante de proporcionalidad entre la velocidad de reacción experimental y las concentraciones elevadas a exponentes dados y es función de temperatura, agente catalítico e independiente de concentración.

ley de velocidad

A + B +..... C + D + .....

Obtención de los ordenes y constantes de velocidad

in te g ra l d ife ren c ia l v id a m e d ia

m é to d os

Método integral es un método de prueba y error y comienza por suponer un orden de reacción

ce ro u no d os

o rd en e s m ás co m un es

Orden cero

A + B C + D

0 0 0 0

0

1 1 1 1 = = + = +

b c d

1- = k A B C D = k

= - k

= - k = - k = - k

A -

o

A t

A

dA dB dC dD

a dt dt dt dt

dA

a dt

dA a dt

dA a dt a dt dA a dt

o o A = - kt A = - kt + Aa a

Orden cero

o = - k A = - kt + AdA

dt

[A]o

Orden uno

A P

0

o

1 1 = +

p

1- = k A = - k A = - k

A

= - k = - k = - kA A

ln A - ln A = - kt

o

A t

A

dA dP

a dt dt

dA dAdA a dt a dt

a dt

dA dAa dt a dt a dt

a

o

A ln = - kt

Aa

Orden uno

A P

o

o

1 1 = +

p

Aln A - ln A = - kt ln = - kt

A

dA dP

a dt dt

a a

ln[A]o

Orden dos

A + B C + D

d e o rde n d os en A(ca so 1 )

d e o rd en do s g lob a l o rde n 1 en A y o rde n 1 en B

(C a so 2 )

o rde n d os

2 01- = k A B

dA

a dt 1

- = k A B dA

a dt

Orden dos (caso 1)

A + B C + D 2 01- = k A B

dA

a dt

2 2

2

2 2 0

2

1- = k A = - k A = - k

A

= - k = - k = - kA A

1 1 = -

A AA

o

A t

A

dA dAdA a dt a dt

a dt

dA dAa dt a dt a dt

dA

o

1 - = kt

Aa

Orden dos

2

o

1 1 1- = k A - = kt

A A

dAa

a dt

o

1

A

A + B C + D 2 01- = k A B

dA

a dt

Orden dos

A + B C + D 1- = k A B

dA

a dt

p seu d o p rim e r o rde n e n B

[A ] = c tev = k ´[B ]k ´= k [A ]

O R D E N 2C A S O 2

V = k [A ][B ]

Orden cero

Orden uno

Orden dos

0

o = - k A = - k A = - kt + AdA

dt

A P

oln A - ln A = - kt a

o

1 1 - = kt

A Aa

Método diferencial

• No se supone un orden

• Se determina la velocidad de reacción = tangente de la curva de concentración vs tiempo

• Velocidades iniciales

1

= ta ngente de la curva al tiempo t

v = k ln v = ln k + n ln

v = k

ln v = ln k + n ln + m ln

n

n m p

dAv

a dt

dA

dt

A A

A B C

A

+ p ln B C

A + B C + D

Tiempo de vida media ( -se define como el tiempo que le toma a una especie en una reacción para alcanzar la mitad de su concentración: [A]t== [A]0/2.

Orden cero

0

o

1/2

o1/2 o

= - k A = - k A = - kt + A

a t la concentracion es la mitad de la inicial

A = - kt + A

2

dA

dt

o1/2

A = t =

2 k

Método del tiempo de vida media

Orden uno

1/2

ln(2) 0.693 = t =

k ka a

o

o o1/2 1/2

o

A ln = - kt

A

A A 1a t A = ln . = - kt

2 2 A

a

a

Orden dos

1/2o

1 = t =

k Aa

o

o1/2 1/2

o o

1 1 - = kt

A A

A 2 1a t A = - = kt

2 A A

a

a

Unidades de k

ORDEN k

Cero Concentración*tiempo-1

Primer orden tiempo-1

Segundo orden Concentración -1 *tiempo-1

• Carbon-14 decae a N-14 tiene un t1/2 = 5770 años. • Uranio-238 decae a Pb-206 con t1/2 = 4.51 billones de años.• Uranio-235 decae a Pb-207 con t1/2 = 713 millones de años.• Rb-87 decae a Sr-87 con t1/2 = 50 billones de años.

•Reacción de primer orden

•Decaimiento Radioactivo

Madre hija + partícula

Partícula = alfa, beta o gamma

1/2

ln(2) 0.693t =

k k

U - 2 3 5 H a lf- lif e = 7 1 3 M illio n Y e a r s U -2 3 8 H a lf - lif e = M illio n Y e a r s

R b - 8 7 H a lf - lif e = B illio n Y e a r s C - 1 4 H a lf - lif e = Y e a r s