CINÉTICA QUÍMICA Área de la química que se ocupa de la rapidez, o de las velocidades, de las reacciones Licda. Flor de María Urzúa Navas.

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1 CINÉTICA QUÍMICA Área de la química que se ocupa de la rapidez, o de las velocidades, de las reacciones Licda. Flor de María Urzúa Navas

2 VELOCIDAD DE LA REACCION
Para que tenga lugar una reacción química, las moléculas de los reactivos deben entrar en contacto unas con otras. TEORIA DE LAS COLISIONES “Una reacción tiene lugar cuando las moléculas chocan con la orientación adecuada y con suficiente energía”

3 Velocidades de reacción
VELOCIDAD DE LA REACCION: El cambio que ocurre en un intervalo dado de tiempo La velocidad de una reacción es el cambio de concentración de los reactivos o productos por unidad de tiempo. Sus unidades son M/s Consideré la reacción A B La velocidad de desaparición de A, así como la velocidad de aparición de B, está dada por la sig. Ecuación: EJEMPLO

4 Velocidad promedio = Cambio en la concentración de B
Velocidad promedio = Cambio en la concentración de B de aparición de B Cambio en el tiempo Velocidad promedio = - Cambio en la concentración de A de desaparición de A Cambio en el tiempo Por convención las velocidades siempre se expresan con signos positivos.

5 MODELO DE COLISIONES: Explica que las moléculas deben chocar para que reaccionen. Entre mayor sea el número de colisiones que ocurren por segundo mayor será la velocidad de reacción. Con forme aumenta la concentración de las moléculas del reactivo aumenta el número de colisiones, lo que da lugar a un aumento en la velocidad de la reacción. Sin embargo, para que se lleve a cabo una reacción, se necesita más que una simple colisión. Se debe de considerar:

6 …. Modelo de colisiones Las moléculas deben orientarse de cierta forma durante las colisiones para que ocurra una reacción Cuando los reactivos colisionan la energía cinética de las moléculas puede utilizarse para estirar, doblar y al final romper los enlaces, originando las reacciones químicas. La energía cinética se utiliza para cambiar la energía potencial de las moléculas. FACTOR ORIENTACION ENERGIA DE ACTIVACION

7 ENERGIA DE ACTIVACION Cantidad mínima de energía necesaria para romper los enlaces entre los átomos de los reactivos. Análogo a escalar una colina La colisión deberá proporcionar la energía suficiente para empujar los reactivos hacia la cima de la colina de energía, los reactivos podrán convertirse en productos.

8 FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS VELOCIDADES DE REACCIÓN
ESTADO FÍSICO DE LOS REACTIVOS Colisión de los reactivos Las colisiones tienden a darse con mayor facilidad cuando el área de superficie es mayor entre los reactivos. Un medicamento en forma de polvo se disolverá en el estomago y entrará al torrente sanguíneo con más rapidez que el mismo medicamento en forma de una tableta. EJEMPLO

9 …Factores que afectan las velocidades de las reacciones
CONCENTRACIÓ DE LOS REACTIVOS: Al aumentar la concentración de uno o más de los reactivos aumenta la velocidad de las reacciones La lana de acero arde con dificultad en el aire el cual contiene 20% de oxígeno, pero arde con una flama blanca brillante en oxígeno puro. EJEMPLO

10 …Factores que afectan las velocidades de las reacciones
TEMPERATURA: Las velocidades a las que ocurre una reacción aumenta al aumentar la temperatura a la cual se lleva a cabo la reacción . Las reacciones bacterianas que originan la descomposición de la leche se lleva a cabo más rápidamente a temperatura ambiente que en el refrigerador. El calor eleva la temperatura corporal, aumenta el pulso, la frecuencia respiratoria y el metabolismo etc. EJEMPLO

11 …Factores que afectan las velocidades de las reacciones
PRESENCIA DE UN CATALIZADOR Los catalizadores son sustancias que aumentan las velocidades de reacción sin ser consumidos. En el mundo biológico, reciben el nombre de enzimas Moléculas proteicas que actúan como catalizadores que aumentan las velocidades de reacciones bioquímicas seleccionadas.

12 REACCIONES REVERSIBLES:
EQUILIBRIO QUIMICO Las reacciones no transcurren siempre en una sola reacción La reacción transcurre tanto en sentido directo como inverso. Existen dos velocidades de reacción tanto la directa como la inversa. Al inicio la velocidad de la reacción directa es más rápida que velocidad de la reacción inversa. REACCIONES REVERSIBLES:

13 … Velocidades de reacción
Cambio de la velocidad con el tiempo: Las velocidades de reacción disminuyen conforme avanza la reacción, debido a que los reactivos se consumen. Al consumirse los reactivos la velocidad de la reacción directa disminuye debido a que los reactivos se consumen, y los productos se acumulan, la velocidad de la reacción inversa aumenta.

14 EQUILIBRIO QUIMICO Con el tiempo la velocidad inversa es igual a la directa, no existe más cambios en las concentraciones de los reactivos y productos. Cuando no hay más cambio en las concentraciones de los reactivos o productos Se representa con una doble flecha. Una reacción reversible son dos reacciones opuestas que ocurren al mismo tiempo. Pag

15 CONSTANTES DE EQUILIBRIO
En el equilibrio, las reacciones ocurren en direcciones opuestas a la misma velocidad, lo que significa que las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes. Reacción: aA + bB cC + dD Expresión de la constante de equilibrio. Ver pag. 349

16 CLASES DE EQUILIBRIO EQUILIBRIO HETEROGENEO EQUILIBRIO HOMOGENEO
Cuando reactivos y productos están en dos o más estados físicos. Las constantes de equilibrio en equilibrio heterogéneo las conc. en estado sólido y líquido son constantes. Los sólidos y líquidos no se incluyen en la expresión de la constante de equilibrio. Pag.351 EQUILIBRIO HOMOGENEO Las reacciones han involucrado solo gases. Reacción en la que todos los reactivos y productos son gases. Las constantes de equilibrio en estado gases se plantean sin ningún problema

17 USO DE LAS CONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO
Los valores de las constantes de equilibrio pueden ser grandes o pequeños. Depende si se alcanza el equilibrio con más productos que reactivos o más reactivos que productos El tamaño de una constante no altera la velocidad a la que se alcanza el equilibrio

18 …USO DE LAS CONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO
Equilibrio con Kc grande: La reacción directa produjo una gran cantidad de producto cuando se alcanzo el equilibrio. La mezcla en equilibrio contiene ppalmente productos. Las conc. de los productos en el numerador son mas grandes que las conc. en los reactivos. Pag. 352. Equilibrio con Kc pequeña La reacción inversa convirtió la mayor parte de productos de vuelta en reactivos. La mezcla contiene ppalmente reactivos Las conc. de los productos en el numerador son mucho más pequeñas que las conc. de los reactivos en el denominador. Pag. 354

19 …USO DE LAS CONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO
Kc pequeña: REACTIVOS >> PRODUCTOS Tiene lugar poca reacción. Kc = 1 REACTIVOS = PRODUCTOS Reacción moderada Kc grande: REACTIVOS << PRODUCTOS Reacción casi completa. CONCENTRACIONES CERCANAS A CERO Solo unas cuantas reacciones tienen constantes de equilibrio cercanas a 1. Esto significa que tienen concentraciones de reactivos y productos aprox. iguales. Cantidades moderadas de reactivo se convirtieron en productos cuando se alcanzo el equilibrio.

20 Principio de Le Chatelier: cambio en las condiciones de equilibrio
Qué sucede cuándo una ecuación en equilibrio se ve alterada en: CONCENTRACION PRESION TEMPERATURA Si se altera alguna de las condiciones de un sistema en equilibrio, las velocidades de las reacciones directa e inversa ya no son iguales. “perturbación” Cuando un sistema en equilibrio se perturba, el sistema se desplazará en la dirección que reduzca dicha perturbación” “PRINCIPIO DE LE CHATELIER” Pag. 356.

21 EFECTO DE UN CATALIZADOR EN EL EQUILIBRIO
Acelera una reacción Disminuye la energía de activación Aumente las velocidades de las reacción directa e inversa. Ejemplo pag. 358 “Por lo tanto el uso de un catalizador acelera las reacciones directa e inversa, pero no tiene efecto sobre las concentraciones de los reactivos y productos en la mezcla en equilibrio”

22 EFECTO CAMBIO DE VOLUMEN SOBRE EL EQUILIBRIO
Si hay un cambio en el volumen de una mezcla de gases en equilibrio, también cambiarán las concentraciones de dichos gases. Pag 359 Reducir el volumen aumentara la concentración de gases. Aumentar el volumen disminuirá la concentración de los gases

23 EFECTO DEL CAMBIO EN LA TEMPERATURA SOBRE EL EQUILIBRIO
El calor tiene el efecto de un reactivo o producto en la reacción. REACCIÓN ENDOTERMICA: “El calor se escribe al lado de los reactivos.” TEMPERATURA RX ENDOTERMICA AUMENTA la reacción se desplaza a los productos TEMPERATURA DISMINUYE la reacción se desplaza en dirección de los reactivos, para agregar calor.

24 EFECTO DEL CAMBIO EN LA TEMPERATURA SOBRE EL EQUILIBRIO
REACCION EXOTÉRMICA El calor se escribe del lado de los productos. TEMPERATURA AUMENTA : la respuesta del sistema es desplazarse en la dirección de los reactivos para eliminar el calor TEMPERATURA DISMINUYE: hay una reducción de calor, entonces el sistema se desplaza en dirección de los productos para agregar calor. Tabla 9.5 Pag. 361

25 Toda acción tiene una reacción!!!
Hasta la próxima clase!!!