1. INSTITUTO TECNOLOGICO DE SANTO
DOMINGO
Tema No.2
CINETICA QUIMICA
Profesora María Milady Rodríguez Báez
2. CINETICA QUIMICA
• Cinética química: es un área de la química que se ocupa de la
medida de las velocidades de reacción, de la predicción de estas y de
cómo establecer los posibles mecanismos de reacción a partir de los
datos de las velocidades.
• Velocidad de reacción: Es el cambio en la concentración de un
reactivo o de un producto con respecto al tiempo. Sus unidades son
Molaridad/segundos: M/s.
3. DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE REACCION
(Vr) PARA UN CAMBIO QUIMICO CON UNA
RELACION ESTEQUIOMETRICA 1:1
A → B
A= reactivo B= producto
Los reactivos se consumen mientras se forman los productos.
Vr=
𝐶𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
𝑙𝑎𝑝𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
Si es en función del reactivo:
Vr= -
∆[𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜]
∆𝑡
, este valor es negativo porque disminuye la concentracion
del reactivo.
∆[𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜]=cambio de la concentracion de los reactivos= [A]f- [A]i
[A]f< [A]i
∆t=cambio del tiempo= tf-ti f= final i = inicial
4. DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE
REACCION (Vr) PARA UN CAMBIO QUIMICO
CON UNA RELACION ESTEQUIOMETRICA 1:1
(Continuacion………….)
• Vr en función del producto:
• Vr=
∆[𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜]
∆𝑡
• ∆[𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜]= [B]f- [B]i [B]f> [B]i
5. VELOCIDAD DE REACCION Y
ESTEQUIOMETRIA
• De acuerdo a la IUPAC para la reaccion hipotética:
• aA + bB→ cC + dD,
• Donde a, b, c y d son coeficientes estequiometricos:
• La velocidad de reaccion se expresa de la manera siguiente:
• Vr= -
1
𝑎
∆[A]
∆𝑡
= −
1
𝑏
∆[B]
∆𝑡
=
1
𝑐
∆[C]
∆𝑡
=
1
𝑑
∆[D]
∆𝑡
6. EJEMPLO :
• 1. Para la siguiente ecuacion, exprese la velocidad de reaccion de
reactivos y ´productos:
• 2Fe3+ (ac) + Sn2+ (ac) → 2Fe2+ (ac) + Sn4+ (ac)
• RESOLUCION
• Vr= -
1
2
∆[Fe3]
∆𝑡
= −
∆[Sn2+]
∆𝑡
=
1
2
∆[Fe2+]
∆𝑡
=
∆[Sn4+]
∆𝑡
7. LEY DE LA VELOCIDAD DE REACCION
• Ley de velocidad: expresa la relación de la velocidad de una reacción con la
constante de velocidad y la concentración de los reactivos elevados a
alguna potencia que depende de los datos experimentales.
• Normas de la ley de velocidad:
1. Las leyes de la velocidad se determinan experimentalmente.
2. Partiendo de la concentración de los reactivos y de la velocidad inicial de
la reacción, es posible determinar el orden de reacción y por tanto la
constante de velocidad.
3. El orden de una reacción se define en función de las concentraciones de
los reactivos y no está relacionado necesariamente con el coeficiente
estequiometrico del reactivo en la ecuación global balanceada.
8. ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE LA
CONSTANTE DE VELOCIDAD
• Al conocer el orden de reacción, los datos experimentales sirven para
determinar el valor de K de la reacción en condiciones adecuadas.
• El valor que se determina corresponde a una reacción específica
representada en la ecuación balanceada.
• Las unidades de K dependen del orden global de la reacción.
• El valor que se determina no cambia con la concentración de los
reactivos o productos.
• El valor de K no cambia con el tiempo y corresponde a la reacción a
una temperatura en particular y varía si esta cambia.
• El valor de K depende de la presencia de un catalizador.
9. DESARROLLO DE LA LEY DE VELOCIDAD
• Ley de velocidad: expresa la relación de la velocidad de una reacción
con la constante de velocidad y la concentración de los reactivos
elevados a alguna potencia que depende de los datos experimentales.
• Para la siguiente ecuacion hipotética:
• A + B→ C + D, de acuerdo a esta ley, la velocidad de reaccion
depende de la concentración inicial de los reactivos, en el presente
caso A y B:
• Vr= K[ A]x [B]Y X y Y son exponentes llamados orden de reaccion y
se determinan experimentalmente y K es la constante de la Vr.
10. FACTORES QUE MODIFICAN LA VELOCIDAD
DE REACCION
• Naturaleza de los reactivos.
• La concentración de los reactivos
• Temperatura
• Presencia de un catalizador
• Investigar catálisis homogénea, catálisis heterogénea, catálisis
enzimática y mencione por lo menos 5 enzimas y su función en el
cuerpo humano
11. FACTORES QUE MODIFICAN LA VELOCIDAD
DE LA REACCION
• Naturaleza de los reactivos: mientras mas divididos y separados se
encuentran las partículas que constituyen a los reactivos, mayor es la
velocidad de reaccion.
• La concentración de los reactivos: esta es directamente proporcional
a la velocidad de reaccion. De acuerdo a la Ley de Velocidad, esta se
expresa en función de la concentracion de los reactivos elevados a
una potencia que representa el orden, si la potencia es igual a cero, la
Vr es independiente de la concentracion de dicho reactivo.
• Temperatura: A mayor temperatura, mayor velocidad de reaccion.
• Presencia de un catalizador: los catalizadores son sustancias que
aumentan la velocidad de reaccion, sin que ellos sufran algún cambio.
12. TEORIA DE LAS COLISIONES, ENERGIA DE
ACTIVACION Y COMPLEJO ACTIVADO
• Teoría de las colisiones: Para que ocurra una reacción química, las
moléculas de los reactivos deben chocar para formar los productos.
Ese choque debe transmitir suficiente energía para que se
transformen en una energía de vibración, capaz de romper los enlaces
quimicos y debe superar a la energía de activación.
• Energía de activación: es la mínima energía necesaria para que los
reactivos se conviertan en productos.
• Complejo activado: Antes que se formen los productos, aparece una
especie quimica formada temporalmente por los reactivos como
resultado de la colisión entre sus partículas a la que se le llama
complejo activado.
13. ENERGIA DE ACTIVACION, COMPLEJO ACTIVADO,
REACCIONES EXOTERMICAS Y REACCIONES
ENDOTERMICAS
• Observando la gráfica, aparece la energía de activación, el complejo
activado y también que la energía que tienen los reactivos es mayor
que la que tienen los productos:
• ∆H= H(productos)- H(reactivos)
• Hp< Hr
• ∆H= (-) exotérmica
• H= Entalpia
14. ENERGIA DE ACTIVACION, COMPLEJO ACTIVADO,
REACCIONES EXOTERMICAS Y REACCIONES
ENDOTERMICAS (Cont…….)
• Observando la gráfica, aparece la energía de activación, el complejo
activado y también que la energía que tienen los reactivos es menor
que la que tienen los productos:
• ∆H= H(productos)- H(reactivos)
• Hp> Hr
• ∆H= (+) endotérmica
• H= Entalpia
15. EJERCICIOS
• 1. Para la siguiente reacción: A + 3B→2C +2D. Si la concentración de
B= 0.9986M y 13.2 minutos más tarde la concentración cambia a
0.9746M ¿Cuál es la velocidad promedio durante este periodo
expresada en M/s?
• Resolución:
• Vr= -
1
3
∆[B]
∆𝑡
• Datos: [B]i = 0.9986 mol/L [B]f= 0.9746 mol/L
• 13.2 minutos
60 𝑠
1 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜
= 792 s
• ∆[B]= 0.9746 mol/L - 0.9986 mol/L = - 0.024 mol/L
• Vr= -
1
3
∆[B]
∆𝑡
= -
1
3
x
−0.024𝑀
792 𝑠
= 1.01 M/s
16. EJERCICIOS CONTINUACION……
• 2. Escriba las expresiones de la velocidad para las siguientes
ecuaciones:
• 2H2 [g] + O2[g] →2H2O[g]
• 4NH3 [g] + 5O2[g] →4NO[g] + 6H2O[g]
• 3. En cierto tiempo se observa que en la reacción :
• 2N2O5 [g] →4NO2[g] + O2[g], se está formando NO2 a una velocidad
de 0.0072M/s. Determine: a) velocidad de formación del O2 en ese
tiempo b) Velocidad de desaparición del N2O5 c) Velocidad de
reacción del proceso a ese tiempo.
17. RESOLUCION EJERCICIO 3:
• Datos: Vr NO2 = 0.0072 M/s, quiere decir que el se forman 0.0072
mol/L en el tiempo de 1 s de NO2
a) De acuerdo a la ecuacion balanceada, se puede determinar la
concentracion de las otras especies químicas basándonos en ese dato:
La relación estequiometrica entre el NO2 y el O2 es que por 4 mol de
NO2 se produce 1 mol de O2, por lo que se puede deducir la
velocidad de :aparición del oxigeno
0.0072
𝑚𝑜𝑙/𝐿
𝑠
de NO2x
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒O2
4 𝑚𝑜𝑙N
O2
= 0.0018M/s
18. CONTINUACION……..
• b) Velocidad de desaparición del N2O5 :
• Estequiometricamente 2 mol del N2O5 produce 4 mol de NO2 por lo que:
• 0.0072
𝑚𝑜𝑙/𝐿
𝑠
de NO2x
2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 N2O5
4 𝑚𝑜𝑙N
O2
= 0.0036 M/s esa es la concentracion en 1
segundo en la que desaparecería este compuesto.
c) Velocidad de reacción del proceso a ese tiempo (1 s).
Vr= -
1
2
∆[N2O5]
∆𝑡
=
1
4
∆[NO2]
∆𝑡
=
∆[O2]
∆𝑡
=
1
2
∆[0.0036M]
1𝑠
=
1
4
∆[0.0072M]
1 𝑠
=
∆[0.0018 M]
1 𝑠
=
0.0018M/s= 0.0018M/s=0.0018M/s
19. DETERMINACION DEL ORDEN DE REACCION
X y Y
• Para la siguiente ecuación: 2HgCl2(ac) + C2O4(ac) →2Cl- (ac) +2CO2(g)
+ Hg2Cl2(g)
• Basándose en los valores siguientes, determine los valores de x e y.
También escriba la expresión de la ley de la velocidad para la
reacción:
Experimento [HgCl2] [C2O4] Velocidad
inicial [M/s]
1 0.105 0.15 1.8x10-3
2 0.105 0.30 7.1x10-3
3 0.052 0.30 3.5x10-3
20. RESOLUCION
• Observando la tabla de datos, se procede a elegir los valores de la
columna que sean coincidentes y se relaciona con la velocidad de
reaccion de cada experimento y los valores de la columna cuyos
valores son diferentes;
•
𝑉1
𝑉2
=
𝐾
𝐾
[HgCl2]X
HgCl2
X
[C2O4]y
[C2O4]y
•
1.8X10−3
7.1X10−3
=
𝐾
𝐾
[0.105]X
0.105 X
[0.15]y
[0.30]y
• 0.25 = [0.5]y : log 0.25= Y log 0.5
• -0.602= Y (-0.3010) Y=
−0.602
−0.3010
= 2
21. CONTINUACION …….
•
𝑉2
𝑉3
=
𝐾
𝐾
[HgCl2]X
HgCl2
X
[C2O4]y
[C2O4]y =
𝐾
𝐾
[0.105]X
0.052 X
[0.30]y
[0.30]y
•
7.1X10−3
3.5X10−3
=
[0.105]X
0.052 X
[0.30]y
[0.30]y
• 2= [2]X aplicando logaritmo
• log 2= X log 2 -0.3020= X .(-0.3010)
• X= 1 y Y=2
• El orden de reaccion global es = 3
• La expresión de la Ley de Velocidad es Vr=K [HgCl2] [C2O4]2
22. EJERCICIOS CONTINUACION…….
• 2.Para la siguiente reacción: F2 [g] + 2ClO2[g] →2FClO2[g], se tienen los
datos siguientes:
• Determine el valor de K si el orden de cada reactivo es igual a 1.
[F2][M] [ClO2][M] Velocidad de
reacción M/s
0.10 0.010 1.2x10-3
0.10 0.040 4.8x10-3
0.20 0.010 2.4x10-3
23. CONTINUACION…………….
• Resolución:
• De acuerdo a los datos la expresión de la Ley de la Velocidad es:
Vr=K [F2] [ClO𝟐] , usando cualquiera de los datos del cuadro, el valor
de K debe ser el mismo:
K=
𝑽𝒓
[F2] [ClO𝟐
]
=
1.2x10−3 M/s
𝟎.𝟏𝟎 𝑴𝒙 𝟎.𝟎𝟏𝟎𝑴
= 1.2 M-1 S-1
24. EJERCICIOS CONT……..
• 3. Para la reacción: A + B + C →Productos, se determinó
experimentalmente que la expresión de la ley de velocidad es:
• V=K [A][ [B]2. Determine que sucede con la velocidad de reaccion si
se efectúan los siguientes cambios de concentración:
a) Se triplica la concentración de A, sin modificar la de B ni la de C
b) Se triplica la concentración de B sin cambiar la de A ni la de C
c) Se triplica la concentración de C sin alterar la de B ni la de A
d) Si se triplican las tres concentraciones simultáneamente.
25. CONTINUACION….
RESPUESTAS:
a) Si la expresión de la Ley de la velocidad es: V=K [A][ [B]2, si se triplica la
concentracion de A, manteniendo las concentraciones de B y C:
V=K [3][ [B]2 entonces se triplica la Vr
b) Si s triplica la concentracion de B manteniendo las demás iguales:
V=K [A][ [3]2 : la Vr aumenta en un factor de 9.
c) Si se triplica la concentracion de C, manteniendo las demás constantes,
como C no aparece en la expresión de la Vr, su orden de reaccion es igual a 0,
lo que significa que su concentracion no afecta la Vr.
c) Si se triplican las tres concentraciones:
V=K [3][ [3]2 , la Vr aumenta en un factor de 27
