TEMA 6 CINÉTICA

CINÉTICA QUÍMICA Es el estudio de los factores que afectan la velocidad de una reacción química y los mecanismos por los cuales ellas se producen.

VELOCIDAD DE REACCIÓN La velocidad de reacción se expresa como la variación de concentración de un reactivo/producto particular por unidad de tiempo [A] / t La unidad de velocidad de reacción es: mol dm-3 s-1

Las variaciones de concentración en una reacción se pueden seguir de forma indirecta monitorizando cambios de masa, volumen y color, en función del tiempo. La velocidad de reacción se puede determinar monitoreando los cambios en la concentración de reactantes, productos o ambos en función del tiempo [A] vs t

1.Velocidad de reacción aA + bB cC + dD La velocidad de una reacción química indica cómo varía la concentración de reactivos o productos con el tiempo Ejemplo: Para la reacción aA + bB cC + dD La velocidad de la reacción se puede expresar:

EJEMPLO C4H9Cl(aq) + H2O(l)  C4H9OH(aq) + HCl(aq) t / s [C4H9Cl] / M 0,1 50 0,0905 100 0,082 150 0,0741 200 0,0671 300 0,0549 400 0,0448 500 0,0368 800 0,02 10000 En esta reacción, la concentración del 1-clorobutano, C4H9Cl, fue medida en varios tiempos, t. 8

C4H9Cl(aq) + H2O(l)  C4H9OH(aq) + HCl(aq) La velocidad promedio de la reacción en cada intervalo es el cambio de concentración dividido por el cambio de tiempo : 1010

t / s [C4H9Cl] / M ∆[ Cf - C i] ∆t v / M s-1 0,1 50 0,0905 -0,0095 -0,00019 -1,900E-04 100 0,082 -0,0085 -0,00017 -1,700E-04 150 0,0741 -0,0079 -0,000158 -1,580E-04 200 0,0671 -0,007 -0,00014 -1,400E-04 300 0,0549 -0,0122 -0,000122 -1,220E-04 400 0,0448 -0,0101 -0,000101 -1,010E-04 500 0,0368 -0,008 -0,00008 -8,000E-05 800 0,02 -0,0168 -0,000056 -5,600E-05 10000  

C4H9Cl(aq) + H2O(l)  C4H9OH(aq) + HCl(aq) La velocidad promedio disminuye a medida que avanza la reacción. Esto se debe que a medida que la reacción avanza hay menos colisiones entre las moléculas de los reactivos. 1212

C4H9Cl(aq) + H2O(l)  C4H9OH(aq) + HCl(aq) Una representación de concentración vs. tiempo para esta reacción forma la siguiente curva. La pendiente de una recta tangente a la curva en cualquier punto es la velocidad instantanea en es punto. 1313

C4H9Cl(aq) + H2O(l)  C4H9OH(aq) + HCl(aq) La reacción se va haciendo más lenta en el tiempo por que la concentración de los reactantes disminuye. 14

Reacción Proporción y Estequiometría C4H9Cl(aq) + H2O(l)  C4H9OH(aq) + HCl(aq) En esta reacción, la proporción de C4H9Cl a C4H9OH is 1:1. Por lo tanto la velocidad de desaparición de C4H9Cl es la misma que la velocidad de aparición del C4H9OH. Velocidad = -[C4H9Cl] t = [C4H9OH] 15

¿Qué pasa si la relación no es 1:1? H2(g) + I2(g)  2 HI(g) Solo 1/2 H2 es ocupado por cada HI formado. 16

Reacción proporción y Estequiometria Generalizando: aA + bB cC + dD Reactantes (disminuyen) Productos (aumentan) 17

Determinando la velocidad de reacción Hay varios métodos para determinar las velocidades: Cambios en el Volumen de un gas El gas formado puede puede recolectarse y medirse. Cambios en la Masa Si algunos productos son gases (ellos pueden escapar), remanente tiene menos masa. Cambio en la transmisión de la luz(Colorimetria) Color puede cambiar a medida que se agotan los reactanbtes o se forman los productos. 18

Cambio en la concentración por Titulación Tomar una muestra, para la reacción y medir la muestra Cambio en la concentración por Conductividad Aumento/disminución de los iones produce cambios en la conductividad. Reacciones usando el cronómetro Dejar andar la reacción hasta el “punto de culminación”. Medir el tiempo. 19

Temperatura y Velocidad Generalmente, como la temperatura aumenta, también lo hace la velocidad de reacción. Esto se debe a que la constante de velocidad de reacción, k, depende de la temperatura. 20

Las siguientes gráficas muestran como varía la concentración de X con el transcurso del tiempo durante la reacción. Y la variación de concentración de Y en el mismo periodo de tiempo.