2 bach

1. Esquema Cinética Química
Esquema Cinética Química
●
Concepto: la cinética química permite conocer la velocidad a la
que tendrá lugar la evolución de una reacción química.
●
Velocidad de reacción.
●
Ecuación de velocidad de reacción
●
Teoría de las colisiones. Energía de activación.
●
Teoría del complejo activado.
●
Factores que influyen en la velocidad de reacción
●
Catálisis: homogénea y heterogénea.
●
Catálisis enzimática. Biocatalizadores
●
Mecanismos de reacción. Molecularidad. Proceso elemental.
Intermedios de reacción.

2. Cinética Química
Cinética Química
2

3. Cinética Química
Cinética Química
La Termodinámica química predice el sentido de la evolución de una reacción. La
cinética química permite conocer la velocidad a la que tendrá lugar ese proceso.
A → B
3

4. Velocidad de reacción
Velocidad de reacción
N 2(g)+3 H 2(g)→2 NH3(g)
vreacción=
−d [N 2]
dt
=
−1
3
d [H 2]
dt
=
+1
2
d [NH 3]
dt
Ejemplo:
4

5. Ecuación de la velocidad de
Ecuación de la velocidad de
reacción
reacción
5

6. v=k [ A]
[B]
; ; y 
órdenes parciales de la reacción
 = orden total
v=
−d [ A]
dt
=− limite
 t 0
 A
 t
◊ Las leyes de velocidades se determinan en
todos los casos de manera experimental.
◊ El orden de reacción se define siempre en
función de las concentraciones de los
reactivos (no de los productos).
◊ El orden de un reactivo no está relacionado
con el coeficiente estequiométrico de ese
reactivo en la ecuación global de equilibrio.
N 2g3 H2 g2 NH3 g
6

7. Teoría de las colisiones
Teoría de las colisiones
Para que se produzca una reacción, es
preciso que choquen las especies que
reaccionan y que lo hagan con la orientación
adecuada y la energía suficiente.
7

8. Energía de activación
Energía de activación
La energía de activación es la energía mínima que se ha de intercambiar en un
choque para que este sea eficaz. En otras palabras, es la cantidad de energía que es
necesaria para alcanzar el estado de transición y que se forme el complejo activado
8

9. Teoría del complejo activado
Teoría del complejo activado
9

10. Diagramas de entalpía
Diagramas de entalpía
10

11. Diagramas de entalpía
Diagramas de entalpía
ΔH = Ea(directa) – Ea(inversa) = Ea – Ea’
11

12. Factores que influyen en la
Factores que influyen en la
velocidad de reacción
velocidad de reacción
●
Concentración, presión o volumen.
●
Naturaleza, estado físico y grado de división de
los reactivos
●
Temperatura
●
Catalizadores
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13. Dependencia de la velocidad de
Dependencia de la velocidad de
reacción con la concentración
reacción con la concentración
13

14. Naturaleza, estado físico y grado de
Naturaleza, estado físico y grado de
división de los reactivos
división de los reactivos

15. Constante de velocidad y energía
Constante de velocidad y energía
de activación
de activación
k=A e
−Ea
RT
A representa el denominado factor de frecuencia, que recoge la proporción de choques
eficaces.
Ecuación de Svante Arrhenius (1889)
k1=A·e
−
Ea
RT1
k2=A·e
−
Ea
RT2
=
k1
k2
=e
Ea
RT 2
−
Ea
RT 1
=e
Ea
R
·(
1
T 2
−
1
T1
)
; haciendo logaritmos:
ln
k1
k2
=
Ea
R
·(
1
T 2
−
1
T 1
)
15

16. Catálisis
Catálisis
Los catalizadores son especies químicas -átomos, iones o
moléculas- que tienen la propiedad de alterar la velocidad de
una reacción sin formar parte de los reactivos ni de los
productos. El proceso mediante el cual se modifica la
velocidad de una reacción con la ayuda de un catalizador se
denomina catálisis.
◊ Catalizadores positivos. Reducen la energía de actívación,
con lo cual aumentan la velocidad de una reacción.
◊ Catalizadores negativos (o inhibidores). Incrementan la
energía de activación, con lo cual disminuyen la velocidad
del proceso.
16

17. Catálisis homogénea
Catálisis homogénea
Compuesto
Intermedio
17

18. Catálisis heterogénea
Catálisis heterogénea
18

19. 19

20. Catálisis enzimática.
Catálisis enzimática.
Biocatalizadores
Biocatalizadores
◊ Especificidad , del sustrato . Una enzima actúa
sobre un determinado sustrato y sólo sobre él.
◊ Especificidad de la acción una enzima ejerce
una acción enzimática muy concreta sobre
cierto sustrato. Cada reacción, por tanto, está
catalizada por una enzima determinada.
20
enzima-sustrato
sustrato
productos

21. Mecanismos de reacción
Mecanismos de reacción
Intermedios de
reacción
v = k·[H2
] · [ICl]
21
etapa limitante
de la velocidad

22. Velocidad de reacción en varias etapas
Etapas elementales
22

23. Vocabulario
Vocabulario
1. Velocidad instantánea de reacción. Es la velocidad
que posee una reacción en un momento dado.
2. Ecuación de velocidad de reacción o ley de
velocidad de reacción. Se define como aquella
ecuación, determinada experimentalmente, que sirve
para predecir la velocidad de una reacción química con
las concentraciones de los reactivos.
4. Orden parcial. Son los coeficientes a los que están
elevadas las concentraciones de los reactivos en la ley
de velocidad de reacción.
3. Orden total o global. Es la suma de los órdenes
parciales.
7. Proceso elemental. Cada una de las etapas por la
que transcurre la reacción global.
6. Mecanismo de reacción. Es el conjunto de
procesos elementales por los que transcurre la
reacción.
5. Molecularidad. Es el número de especies químicas
que intervienen en un paso dentro del mecanismo de
reacción.
8. Intermedios de reacción: son sustancias que
aparecen al reaccionar pero que no son productos de
reacción que aparecen en un proceso elemental y se
consumen en el siguiente.
9. Estado de transición: es un estado de máxima energía
que ocurre cuando reaccionan los reactivos, es decir
cuando los choques son eficaces y antes de formar
productos.
10. Complejo activado: ocurre en el estado de transición
que produce una especie química inestable en donde se
están rompiendo los enlaces entre los reactivos y formando
unos nuevos para dar lugar a los productos.
11. Energía de activación: la cantidad de energía que es
necesaria para alcanzar el estado de transición y que se
forme el complejo activado. O bien, como la mínima energía
que es necesaria para que un choque sea eficaz.
12. Catalizador. Son especies químicas -átomos, iones
o moléculas- que tienen la propiedad de alterar la velocidad
de una reacción sin formar parte de los reactivos ni de
los productos.
13. Inhibidor. Son catalizadores negativos que incrementan
la energía de activación, con lo cual disminuyen la
velocidad del proceso.
14. Catálisis homogénea. Cuando el catalizador está en la
misma fase que los reactivos.
15. Catálisis heterogénea. Cuando el catalizador está en
distinta fase que los reactivos.
16. Etapa limitante de la velocidad. El proceso elemental
que transcurre más lentamente y su ecuación de velocidad
coincide con la ecuación de velocidad global.