Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura Universidad Nacional del Nordeste QUÍMICA GENERAL Carreras: Bioquímica, Profesorado en Ciencias Químicas y del Ambiente y Licenciatura en Ciencias Químicas Unidad XII: Cinética Química Condiciones que afectan a la velocidad de reacción. Teorías de las velocidades de reacción. Mecanismo de reacción a partir de la ecuación de velocidad. Orden y molecularidad de una reacción. Catálisis. Vida media de las reacciones de primer orden. Mecanismo en cadena.

Cinética Química A B Termodinámica – ¿Ocurre una reacción? Cinética – ¿Qué tan rápido ocurre la reacción? La velocidad de reacción es el cambio de la concentración de un reactante o un producto por unidad de tiempo (M/s). A B V = - D[A] Dt D[A] = Cambio de concentración en A respecto a un periodo de tiempo Dt. D[A] es negativo, porque [A] decrece con el tiempo V= D[B] Dt D[B] = Cambio de concentración en B respecto a un periodo de tiempo ∆t.

A B Tiempo V = - D[A] Dt V = D[B] Dt

Velocidad de Reacción y Estequiometría 2A B Dos moles de A desaparecen por cada mol de B que se forme. V = - D[A] Dt 1 2 V = D[B] Dt aA + bB cC + dD V = - D[A] Dt 1 a = - D[B] Dt 1 b = D[C] Dt 1 c = D[D] Dt 1 d

Escriba la expresión de velocidad para la siguiente reacción CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (g) V= - D[CH4] Dt = - D[O2] Dt 1 2 = D[CO2] Dt = D[H2O] Dt 1 2

Ley de Velocidad (1) La ley de la velocidad expresa el producto de la concentración de los reactivos elevados a una potencia llamada orden de reacción. aA + bB cC + dD V = k [A]x[B]y La reacción es de orden x respecto a A La reacción es de orden y respecto a B La reacción general es de orden (x + y)

Ley de Velocidad (2) Las leyes de la velocidad son determinadas experimentalmente. El orden de la reacción siempre es definido en términos de las concentraciones del reactivo (no del producto) El orden de reacción de un reactivo no está relacionado con el coeficiente estequiométrico del reactivo en la ecuación química balanceada. F2 (g) + 2ClO2 (g) 2FClO2 (g) Ley de velocidad determinada experimentalmente V = k [F2][ClO2] Reacción de orden 2

Ejemplo Br2 (ac) + HCOOH (ac) 2Br- (ac) + 2H+ (ac) + CO2 (g) D[Br2] Pendiente de la tangente Velocidad promedio= - D[Br2] Dt = - [Br2]final – [Br2]inicial tfinal - tinicial Velocidad instantánea =Velocidad en un tiempo específico

V = 3.5.10-3 s-1 [Br2] Velocidad a [Br2] Velocidad = k [Br2] pendiente de la recta a=k=3.50 x 10-3 s-1 V = 3.5.10-3 s-1 [Br2]

Ecuación de Arrhenius Ea: Energía de activación (J/mol) R: Constante (8.314 J/K•mol) T : Temperatura absoluta (K) A Factor de frecuencia (medida de la probabilidad de colisión)

Ejemplo 2. Con los siguientes datos de dependencia de k con la temperatura para una determinada reacción. Deduzca la ecuación de Arrhenius. T, ºC 20 30 40 50 60 k 0.00166 0.00678 0.021 0.0688 0.251

Teoría de las Colisiones

Teoría del Estado de Transición

Catalizadores Un catalizador es una sustancia que incrementa (o disminuye) la velocidad de la reacción química sin que se consuma. Es decir, interviene en la misma, pero no se consume en forma neta. Los catalizadores modifican la velocidad de reacción debido a que crean un nuevo camino de reacción modificando la energía de activación, Ea. Ea k