Cinetica quimica

1. Cinética
Química
*Área de la química que se ocupa del estudio de la
velocidad o rapidez, con que ocurre una reacción química.
*Aquí la cinética se refiere a la rapidez de reacción, que se
refiere al cambio a la concentración de un reactivo o de un
producto con respecto al tiempo (M/s)
Ayuda con gran
precisión a
establecer la
rapidez y las
rutas que siguen
los procesos
químicos cuando
ocurren en
determinadas
condiciones de
presión,
temperatura y
concentración.
Reactivos -------->
Productos
(Disminución [R])
(Aumento [P])
−
∆[ 𝐴]
∆𝑡
Ó
∆[𝐵]
∆𝑡
Durante el transcurso de
una reacción, los reactivos
se consumen mientras se
forman los productos.
Teoría de las
colisiones
Las reacciones
químicas son el
resultado de las
colisiones entre
las moléculas de
los reactivos. La
rapidez de una
reacción es
directamente
proporcional al
número de
colisiones
moleculares por
segundo.
Las moléculas
que chocan deben
tener una mínima
cantidad de
energía que se
requiere para
iniciar una
reacción química,
llamada energía
de activación (Ea).
En general, solo
una pequeña
fracción de las
moléculas que
chocan, las que se
mueven más
Concentración de los
reactivos
A mayor concentración,
se aumenta el número de
partículas en un
determinado volumen,
mayor número de
colisiones
Temperatura a la que se
efectúa la reacción
A mayor temperatura,
aumento de velocidad de
las moléculas, aumento
de colisiones.
En una reacción
exotérmica, la energía
necesaria para romper los
enlaces entre átomos es
menor que la energía
liberada.
En una reacción
endotérmica, la energía
liberada es menor que la
necesaria para romper
enlaces.
Presencia de un
catalizador
*Catalizadores positivos:
aceleran la rapidez de
reacción.
*Catalizadores negativos
o inhibidores: disminuyen
Importancia
EJEMPLOS
La fotosíntesis
Las reacciones
nucleares en
cadena
Polimerización
del cemento
Conversión del
grafito en
diamante
Diseño de
fármacos
Diseño de
procesos con un
alto rendimiento
del producto
Construcción
de materiales
con propiedades
diferentes
Procesamiento
de alimentos
Rapidez de una
reacción
Teoría de las
colisiones
de la rapidez de una
reacción con la
constante de rapidez
y la concentración de
los reactivos,
elevados a alguna
potencia.
aA + bB ------->
cC + dD
rapidez = k [A]x [B]y
x y y son
números que se
determinan
experimentalmente.
x y y no son iguales
a los coeficientes
estequimétricos a y b
especifican las
relaciones entre las
concentraciones de
los reactivos A y B y
la rapidez de
reacción.
exponentes
obtenemos el orden
de reacción global.
Factores que afectan la
rapidez de una
reacción química
exponentes a los que
se elevan todas las
concentraciones de
reactivos que
aparecen en la ley de
rapidez.
rapidez = k [A]x [B]y
global es x + y
decir que la reacción
es de orden x-ésimo
en A, de orden y-
ésimo en B y de
orden (x + y)-ésimo
global
Ley de rapidez
¿PARA QUÉ SIRVE EL
ORDEN DE
REACCIÓN?
la dependencia de la
reacción con las
concentraciones de
los reactivos.
reacción, x=0 y y=1
la ley de rapidez
será.
Rapidez = k [A]0 [B]
= k [B]
indica que la rapidez
de esta reacción es
independiente de la
concentración de A
Orden de
reacción global
Rapidez Promedio
− Δ [A]
Δt
=
−[A] final – [A] inicial
Δt tfinal – tinicial
Δ [B]
Δt
=
−[B] final – [B] inicial
Δt tfinal – tinicial
A partir de datos
experimentales, podemos
calcular la rapidez
promedio en distintos
intervalos.
Rapidez instantánea
Se proporciona al calcular
la rapidez en intervalos
más cortos (la rapidez en
un momento específico).
La rapidez instantánea de
una reacción siempre
disminuye con el tiempo.