SEMANA No. 11 CINÉTICA QUÍMICA

Velocidad de Reacción: CINETICA QUÍMICA Es el estudio de las velocidades de reacción y de los factores que las afectan o modifican. Velocidad de Reacción: Se determina al medir la cantidad de reactivo consumido o el producto formado en un determinado tiempo. Velocidad de Reacción = Cambio de concentración Cambio de tiempo

Teoría de Colisiones: Nos dice que una reacción se lleva a cabo solamente cuando las moléculas chocan con la orientación adecuada y con suficiente energía. Por lo tanto para que los átomos, moléculas o iones puedan reaccionar deben tener un contacto o colisión. Ésta colisión debe tener orientación apropiada y suministrar una energía mínima llamada ENERGÍA DE ACTIVACIÓN.

Condiciones para que ocurra una reacción: Colisión Orientación Energía

La colisión se debe llevar a cabo con orientación correcta para que se lleve a cabo la reacción; esto se refiere a la posición relativa de las partículas unas con respecto a otras.

Frecuencia de Colisión: Depende de: La concentración de reactivos: a mayor número de partículas habrá mayor número de colisiones y esto dará lugar a que avance la reacción para formar mas productos. on

Temperatura: Conforme aumenta la temperatura hay aumento de la energía cinética que hace que las moléculas que reaccionan se muevan mas rápido. Por lo tanto habrá mas colisiones con la energía suficiente para reaccionar.

Energía de activación (Ea): Es la cantidad mínima de energía necesaria para romper los enlaces entre los átomos de los reactivos.

Factores que alteran la velocidad de Reacción: Temperatura Concentración de Reactivos Área Superficial Catalizadores

Equilibrio Químico y Ley de Acción de Masas Reacciones Reversibles: En éstas hay dos velocidades: la de la reacción directa y la de la inversa. Al principio la velocidad de la reacción directa es mayor que la inversa, pero conforme continúa la directa disminuye y la inversa aumenta hasta que se igualan.

El equilibrio químico dinámico se establece cuando la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa. La concentración de reactivos y productos permanece constante.

Constante de equilibrio En una reacción en equilibrio, las concentraciones no cambian y esto se puede usar para establecer una relación entre los productos y reactivos. Utilizando la siguiente reacción general: Se puede escribir la expresión de la constante de equilibrio, de la siguiente forma: [ ] Concentración M (mol/ L) eq

El valor de la constante de equilibrio se puede obtener teniendo las concentraciones de reactivos y productos. Los valores de la constante de equilibrio pueden ser grandes o pequeños. Cuando la constante es grande, el numerador (productos) es mayor que el denominador (reactivos). Cuando es pequeña, el numerador es menor que el denominador lo que significa que la reacción se ve favorecida hacia los reactivos.

Hay dos tipos de equilibrio: Homogéneo y Heterogéneo. Homogéneo: cuando reactivos y productos se encuentran en la misma fase. eq

Heterogéneo: reactivos y productos se encuentran en fases diferentes Heterogéneo: reactivos y productos se encuentran en fases diferentes. Para obtener la Keq, solo debe tomarse en cuenta a los reactivos y productos que estén en fase gaseosa. eq

El equilibrio puede ser afectado por cambios de: PRESION TEMPERATURA CONCENTRACIÓN Si un sistema en equilibrio se ve afectado por alguno de éstos factores, el equilibrio se desplazará con la finalidad de anular en lo posible el efecto de dicha alteración y esto es el PRINCIPIO DE LE CHATELIER.

PRINCIPIO DE LE CHATELIER “Si se aplica una tensión (cambio de concentración, presión o temperatura) a un sistema en equilibrio éste se desplaza en la dirección que alivie parte de la tensión.” El principio se utiliza para determinar la dirección a la que se debe desplazar el equilibrio para disminuir dicha perturbación y restablecer el equilibrio. Henry-Louirs Le Chatelier

Cambios de Concentración : Al aumentar la concentración de reactivos, inmediatamente éstos deben reaccionar para formar productos y así disminuir la perturbación. Al disminuir la concentración de reactivos, el equilibrio se desplaza hacia ellos para poder reponerlos. Al aumentar la concentración de Productos, éstos deben formar reactivos para regresar al equilibrio, por lo tanto hay un desplazamiento hacia reactivos. Al disminuir la concentración de productos, el equilibrio se desplazará hacia productos para poder reponerlos.

Cambios en Temperatura: El restablecimiento del equilibrio depende si se trata de una reacción exotérmica o endotérmica. En reacciones endotérmicas: el calor se trata como un reactivo. A  +  B  +  calor   ↔ C  +  D

En reacciones exotérmicas: el calor se considera como uno de los productos. A  +  B   ↔       C  +  D  +  calor 3 NO2 + H2O ↔ 2 HNO3 + NO -142.8 Kj  S + O2 ↔ SO2 -296.9 Kj 

Cambios en Presión: Los cambios de presión sólo afectan el equilibrio en las reacciones en que interviene por lo menos un gas y cuando hay variaciones de volumen en la reacción. N2 (g) + 3 H2 (g) ↔ 2 NH3 (g) En la reacción anterior hay cuatro moles de reactivos y dos de producto; por tanto se puede observar que hay una disminución de volumen de izquierda a derecha

Si disminuimos el volumen del sistema el efecto inmediato es el aumento de la concentración de las especies gaseosas y también de la presión en el recipiente. El aumento se compensa parcialmente si parte del N2 y del H2 se combinan dando NH3, ya que de ésta forma se reduce el número total de moles gaseosos y, por lo tanto, la presión total. Entonces el equilibrio se desplaza hacia la derecha.

Al aumentar el volumen ocurrirá todo lo contrario. Por lo tanto al aumentar la presión el equilibrio se desplaza hacia el lado donde haya un menor número de moles de gases en total. Al disminuir la presión el sistema se desplaza hacia el lado (reactivos ó productos) donde haya mayor número de moles de gases.

EJERCICIOS Elabore la expresión de la constante de equilibrio para las siguientes ecuaciones: 1. 2. CO(g) + Cl2(g) ↔ COCl2(g) 3. 2NO(g) + O2(g) ↔ 2 NO2 (g) 4. Para la ecuación No.1 ¿Cuál sera el valor de la constante de equilibrio si se tienen las siguientes concentraciones en el equilibrio: PCl5 = [0.4 ] PCl3 = [0.3] M Cl2 = [0.2]

Keq = [ PCl3 ] . [Cl2 ] = [0.3] . [ 0.2] [ PCl5] [0.4 ] R/ Keq= 0.15 5.Prediga la dirección del desplazamiento del equilibrio según el principio de Le Chatelier, cuando se aumenta la presión. R/ A la izquierda.

6. Para la ecuación No. 3 : encuentre la concentración de NO2 si se tienen los siguientes datos: Keq = 2 NO = [ 0.08 ] O2 = [0.2 ] 2NO(g) + O2(g) ↔ 2 NO2 (g) Keq= [NO2 ]2 [NO2 ]2 = Keq . [NO]2 . [O2] [NO]2 . [O2] [NO2 ] = √ 2 [ 1.28 X 10 -3 ] = 0.0505 mol/ L

FIN