Clase de universidad San Sebastián de química general y organica

1. Facultad de Medicina y Ciencia
Departamento de Ciencias Biológicas y Químicas
QUIMICA GENERAL Y ORGANICA

2. Resultados de Aprendizaje Unidad III
REACCIONES DE ÓXIDO-REDUCCIÓN, EQUILIBRIO
QUÍMICO Y
EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
Integra los conceptos de óxido-reducción, Equilibrio
Químico y Equilibrio Ácido-Base en sistemas químicos
biológicos.

3. Contenidos a desarrollar en esta presentación
❖ Velocidad de reacción y factores que la afectan.

4. Una ecuación química nos muestra el cambio de los reactivos, pero no nos dice cómo ocurre
dicho cambio o cuánto tiempo demora en ocurrir.
La descripción detallada de cómo ocurre una reacción, se conoce como mecanismo de la reacción
y el tiempo que demora en ocurrir se llama velocidad de reacción.
La cinética química estudia la rapidez (velocidad) de las reacciones y describir las condiciones y/o
mecanismos por los cuales ocurren.
Velocidad de reacción

5. Velocidad de reacción
La velocidad de una reacción química indica cómo varía la concentración de reactivos o productos
con el tiempo.
Ejemplo:
Para la reacción
aA + bB cC + dD
La velocidad de la reacción se puede expresar como:
v = −
1 A= −
1 B=
1 C=
1 D
a t b t c t d t

6. Ej.- aA + bB Productos
El efecto de la concentración sobrela velocidad de la reacción se expresa
matemáticamente como “ley de velocidad”.
Ley de velocidad o ecuación cinética
Ley de Velocidad : v =k [A]x[B]y
k = constante específica de velocidad x , y = números
enteros
x + y = orden global de la reacción
x = orden de la reacción con respecto a A
y = orden de la reacción con respecto a B
Los valores de k, x e y se determinan experimentalmente.
La utilidad es que una vez obtenidos estos valores experimentalmente se puede
determinar la velocidad de la reacción.

7. Reglas para asignar estado de oxidación (E.O.)
Teoría de las colisiones
Las reacciones químicas se producen por los choques eficaces entre las moléculas de
reactivos
I
I
H
H
Choque
I
I
H
H
I
I
H
H
I
I
H
H
I
I
H
H
I2 +H2
HI + HI
Veamos la reacción de formación del HI a partir de I2 eH2
Además del choque adecuado las moléculas tienen que tener una energía
suficiente, esta energía mínima se denomina energía de activación.
I2 +H2

8. Reglas para asignar estado de oxidación (E.O.)
Teoría de las colisiones
Así, para que el choque sea efectivo depende de la
orientación en el espacio (factor estérico) y de la
energía que traen las moléculas al chocar (factor
energético)
Teoría del estado de transición
Una ampliación muy útil de la teoría de las colisiones
es la teoría del estado de transición. Esta supone que
las moléculas que chocan quedan pegadas entre sí,
generando una especie intermedia de alta energía,
llamada complejo activado, que luego se disocia para
formar los productos

9. Reglas para asignar estado de oxidación (E.O.)
Resumen Teoría de las colisiones
Colisiones de
sustancias
que
reaccionen
Suficiente
energía
Complejo
activado
Átomos,
iones y/o
moléculas
Orientación
correcta
Se refiere a
Deben tener
Deben tener
Como
Para formar

10. Se tienen 2 gráficos diferentes dependiendo de la Energía relativa de los
reactivos y productos. En ambos el punto de mayor Energía corresponde al
complejo activado.
La diferencia de Energía entre reactivos y complejo activado se llama Energía
de activación y la diferencia de Energía entre reactivos y productos se llama
Energía (calor) de reacción.
Energía
de activación
Complejo
activado
Reactivos
H>0
Transcurso de la reacción
Reacción endotérmica
Productos
Energía
de activación
Reactivos
Transcurso de la reacción
Reacción exotérmica
Productos

11. Energía
de activación
Complejo
activado
Reactivos
H>0
Transcurso de la reacción
Reacción endotérmica
Productos
El diagrama presentado en estas figuras: Energía potencial (ó H ó G) vs.
avance de la reacción nos da una idea si la reacción ocurre con facilidad
(Energía de activación pequeña) o con dificultad (Energía de activación grande)
El complejo activado es una
asociación transitoria muy
inestable, ya que su energía es
superior a las moléculas de
reactivo y producto.
Energía
de activación
Reactivos
Transcurso de la reacción
Reacción exotérmica
Productos

12. Reacción Exotérmica o Endotérmica
Energía
de activación
Reactivos
Transcurso de la reacción
Reacción exotérmica
Productos
Energía
de activación
Complejo
activado
Reactivos
H>0
Transcurso de la reacción
Reacción endotérmica
Productos
CO2 +2H2O
CH4 + 2O2
H2O(l)
H2O(s)
H<0
Hinicial
Hfinal Hinicial
Hfinal
El diagrama presentado en estas figuras sirve para saber si una reacción es
endotérmica, H>0 (Energía de los reactantes es menor que la de los
productos) o exotérmica, H<0 (Energía de los reactantes mayor que la de los
productos)

13. Factores que influyen en la velocidad de reacción
1.- Naturaleza de los reaccionantes (Estado físico de los reactivos)
Las reacciones son más rápidas si los reactivos son gaseosos o están en disolución.
En las reacciones heterogéneas la velocidad dependerá de la superficie de contacto entre
ambas fases, siendo mayor cuanto mayor es el estado de división.

14. Factores que influyen en la velocidad de reacción
2.- Concentración de los reactivos
Al aumentar la concentración de los reaccionantes aumenta el
número de partículas por unidad de volumen y por lo tanto aumenta
la probabilidad de choque, lo que conduce a una mayor velocidad de
reacción.
Según la teoría de las colisiones vimos que, para que una reacción
ocurra, las moléculas deben entrar en contacto entre sí. Así, mientras
mayor sea la frecuencia de las colisiones efectivas, mayor será la
velocidad de reacción.
En el caso de las soluciones:
Concentración Cantidad de soluto
En el caso de los gases:
Concentración Presión
En el caso de los solidos:
Concentración Superficie del solido

15. Factores que influyen en la velocidad de reacción
3.- Temperatura
Un incremento de la temperatura provoca un incremento en la energía cinética de las moléculas, lo
que hace que sea mayor el número de moléculas que alcanza la energía de activación.
Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de todas las etapas de una reacción.
En general la velocidad de una reacción química que sea observable a temperatura ambiente se
duplica por cada 10º de aumento de temperatura.
Este gran efecto de la temperatura se debe en parte a que a mayor temperatura la velocidad
promedio de las moléculas es mayor y, por lo tanto, aumenta la frecuencia de choques.

16. Factores que influyen en la velocidad de reacción
4.- Catalizadores
Muchas reacciones químicas pueden acelerarse en presencia de pequeñas cantidades de ciertas
sustancias llamadas catalizadores; estas afectan la velocidad de las reacciones sin experimentar
ellas cambio permanente, es decir, se recuperan sin modificar al final de la reacción.
Otras sustancias actúan retardando la velocidad de una reacción y reciben el nombre de
catalizadores negativos o inhibidores, normalmente se consumen en la reacción.
Un tipo de catalizadores muy importantes son las enzimas, sustancias producidas por organismos
vivos, que regulan las reacciones químicas en los sistemas biológicos.

17. Energía
de activación
Transcurso de la reacción
Complejo
activado
Reactivos
H>0
Reacción endotérmica
Productos
Los catalizadores
positivos disminuyen
la energía de activación
E.A sin catalizador
E.A con inhibidor
Energía
de activación
Complejo
activado
Reactivos
H<0
Transcurso de la reacción
Reacción exotérmica
Productos
E.A
Los inhibidores
aumentan la
energía de activación

18. Resumen
Ley de Velocidad : v = k [A]x[B]y
Colisiones
de
sustancias
que
reaccionen
Suficiente
energía
Complejo
activado
Átomos,
iones y/o
moléculas
Orientación
correcta
Teoría de las colisiones
Deben tener
Deben tener
Como
Para formar
Velocidad
afectada por
Concentración
Presión
Naturaleza
Reactantes
Catalizadores
Temperatura
Una mayor cantidad de
partículas favorece los
choques.
Más temperatura implica más
cinética y más choques.
Favorecen la colisión, sin ser
consumidos en la reacción.
En sólidos, está asociada a
superficie de contacto.
En gases, actúa de forma
similar a la concentración.
Reactivos Productos