Cinética Química Profesora : Magdalena Loyola Curso: III° 2015 Fundación Educacional Colegio de los SS.CC. - Manquehue - Cinética Química

Introducción ¿porqué existen reacciones tan rápidas como la combustión del gas natural que ocurre en fracción de segundo y otras tan lentas como la formación del diamante que demora miles de años? ¿Qué factores influyen en la velocidad de una reacción? ¿cómo se hace posible la transformación de los reactantes en productos?

Velocidad m/s Velocidad= Distancia Tiempo Km/hr

Velocidad de una reacción En una reacción química la velocidad se define como el cambio de concentración molar en el tiempo. Se expresará entonces en la unidad M/s ó mol/L*s

Expresión de la velocidad Reactivos→ Productos

Velocidad promedio: Cambio de molaridad de un reactante o producto en un intervalo de tiempo dado V reactantes = - [ ] final- [ ]inicial t final – t inicial V productos = [ ] final- [ ]inicial Velocidad instantánea: Molaridad de un reactante o producto en un momento determinado .

Ejercicio Determine la velocidad de B en el mismo intervalo Para la reacción hipotética A → B, determine la velocidad promedio de A en el intervalo de 20 a 40 minutos expresada en M/s [A] [B] Tiempo (min) 0,046 0,023 20 40 Determine la velocidad de B en el mismo intervalo

Para una reacción general del tipo A + B → C + D La expresión de la velocidad quedaría como:

Velocidad y Estequiometría Para reacciones que se llevan a cabo con estequiometría distinta de 1:1, por ejemplo H2+ I2 → 2HI “por cada 1 mol de H2 y de I2que desaparece aparecen dos moles de HI”

Para una reacción general del tipo aA + bB → cC + dD La velocidad se expresa como:

Ejercicios Exprese la velocidad de las siguientes reacciones en función de la desaparición de los reactantes y aparición de los productos: CH4 + O2 → CO2 + H2O C8H18 + O2 → CO2 + H2O Zn + HCl → ZnCl2 + H2

Para la siguiente reacción: 3O2 → 2O3 si la velocidad media de aparición de O3 en un determinado momento es de 4 x 10 -5 M/s, ¿cuál es la velocidad de desaparición de O2?

La descomposición de N2O5 se lleva a cabo conforme a la siguiente ecuación 2N2O5(g)→4NO2 (g)+O2(g) Si la velocidad de descomposición de N2O5 en un instante determinado es 4,2 x 10-7 M/s ¿Cuál es la velocidad de aparición de NO2 y de O2?

Teoría de las colisiones Para que los átomos moléculas o iones puedan reaccionar antes se deben encontrar y chocar, pero, no basta que choquen para que puedan generar el o los productos.

El número de colisiones eficaces está determinado por: Frecuencia de las colisiones Factor de Orientación

Energía de activación (Ea) Los átomos y/o moléculas requieren chocar con una energía mínima para generar productos.

Factores que influyen en la velocidad de una reacción Estado físico de los reactivos Concentración de los reactivos Temperatura a la que se lleva a cabo una reacción Presencia de un catalizador

Concentración y Velocidad Una forma de estudiar el efecto de la concentración en la velocidad de una reacción consiste en establecer relaciones entre las concentraciones de reactantes y las velocidades iniciales observadas.

NH4+ (ac) + NO2- (ac)→ N2 (g) + 2H2O (l) Para la siguiente reacción : NH4+ (ac) + NO2- (ac)→ N2 (g) + 2H2O (l) Se han tabulado los siguientes datos: N° del experimento Concentración inicial de NH4+ (M) Concentración inicial de NO2- (M) Velocidad inicial (M/s) 1 0,01 0,2 5,4 x 10-7 2 0,02 10,8 x 10-7 3 0,04 21,5 x 10-7 4 0,06 32,3 x 10-7 5 0,0202 6 0,0404 21,6 x 10-7 7 0,0606 32,4 x 10-7 8 0,0808 43,3 x 10-7

Orden de reacción El orden de reacción es un número que representa cuál es la dependencia de la velocidad cuando cambia la concentración Orden 0 = No hay relación entre el cambio de la concentración y la velocidad. Orden 1 = Existe una relación lineal entre el cambio de concentración y velocidad Orden 2 = Existe una relación exponencial entre el cambio de concentración y la velocidad.

Constante de velocidad Ley de velocidad La ley de velocidad expresa la dependencia de la velocidad con el cambio de concentración de los reactantes. Concentración de reactantes Constante de velocidad ORDEN DE REACCIÓN

Utilidad de la ley de velocidad Determinación de la constante de velocidad La reacción del óxido Nítrico con Hidrógeno a 1280 °C es: 2NO (g) + 2H2 (g) → N2 (g) + 2H2O (g) A partir de los siguientes datos, determine la ley de velocidad y calcule la constante de velocidad. Experimento [NO] [H2] Velocidad inicial (M/s) 1 5,0 x 10-3 2,0 x 10-3 1,2 x 10-5 2 10 x 10 -3 2,0 x 10 -3 4,8 x 10-5 3 4,0 x 10 -3 9,6 x 10 -5

Determinar la velocidad a cualquier conjunto de concentraciones Determine la velocidad cuando [NO]=0,1 M y [H2] = 0,1 M