Cinética química

Que estudia la cinética química

• La rapidez con que sucede una reacción.

• Los factores de los que depende

• El mecanismo de la reacción

La velocidad de reacción representa la rapidez con que tiene lugar la transformación química de unas sustancias, los reactivos, en otras distintas, los productos.

Sus unidades dependen del tipo de reacción

Velocidad media

Velocidades de reacción

La velocidad media de una reacción se mide a partir de la disminución de la concentración de un reactivo o el aumento de la concentración de un producto en un intervalo de tiempo.

aA + bB → cC + dD

Vm = Velocidad de disminución de los reactivos = Velocidad de aumento de los productos

Velocidad de desaparicion es la seccion despues de el 1/a

Velocidad instantánea

Velocidades de reacción

La velocidad instantánea muestra la velocidad con la que desaparece un reactivo o aparece un producto de reacción en un instante determinado. Matemáticamente viene dada por la derivada de la expresión de la función de su concentración con respecto al tiempo.

Tiempo de semireacción, t1/2

Velocidades de reacción

Tiempo que hace falta que transcurra para que en una determinada reacción química, la cantidad de un reactivo reduzca a la mitad su valor inicial.

Teoría de las colisiones

Según esta teoría, para que tenga lugar una reacción química debe cumplirse necesariamente las siguientes condiciones:

• Las partículas de los reactivos deben colisionar o chocar.

• Las partículas deben disponer la energía cinética suficiente para que tengan lugar el reordenamiento de los enlaces y la formación de una nueva sustancia.

• Las partículas deben colisionar con la debida orientación.

Si se cumplen estas condiciones, se produce un choque eficaz y la reacción entre ellas tendrá lugar.

Teoría del complejo activado

Según la teoría del complejo activado o del estado de transición, cuando las moléculas de los reactivos se aproximan, experimentan una deformación que, en el choque, da lugar a un estado intermedio de alta energía y corta duración: el complejo activado.

El complejo activado es una combinación de las moléculas que puede dar lugar a los productos o bien volver a producir los reactivos iniciales. Sólo se llega a formar si las moléculas de los reactivos disponen de una energía igual o superior a la denominada energía de activación.

La energía de activación es la energía adicional que deben absorber las moléculas de los reactivos para que, al colisionar, lleguen a formar el complejo activado.

Ecuación de velocidad

La ecuación de velocidad o ley de velocidad es una expresión matemática que relaciona la velocidad instantánea de una reacción en un momento dado con las concentraciones de los reactivos presentes en ese momento.

v= k[A]^a [B]^b

k : es la constante de velocidad.

Depende de la temperatura. Las unidades dependen de la ecuación de velocidad

a,b,... son exponentes calculados de forma experimental que no tienen por qué coincidir con los coeficientes estequiométricos.

Orden de reacción

• El orden de una reacción respecto de un reactivo es el exponente al que se eleva la concentración de éste en la ecuación de velocidad.

(Calculas las exponentes usando 2 ecuaciones donde no varien ni la velocidad ni uno de las concentraciones y haces una simultanea)

• El orden global de una reacción es la suma de los exponentes a los que están elevadas las concentraciones de los reactivos en la ecuación de velocidad.

(sumar los ordenes de reacción)

Factores que influyen en la velocidad de reacción

2 ecuaciones q te tienes q saber nena

• La naturaleza de los reactivos.

Sustancias covalentes: reacciones relativamente rentas a temperatura ambiente.

Sustancias iónicas: (enlaces ya “rotos” en disolución): reacciones relativamente rápidas a temperatura ambiente.

• Concentración de los reactivos.

Según la ley de acción de masas, la velocidad de una reacción es directamente proporcional a las concentraciones de los reactivos elevadas a los coeficientes estequiométricos

• Estado físico y grado de división de los reactivos.

La ley de acción de masas es aplicable a reacciones homogéneas. En reacciones heterogéneas, la reacción se desenvuelve solo en la superficie de contacto → sustancias sólidas o líquidas que se pulverizan reaccionan más rapidamente.

• Temperatura.- Ecuación de Arrhenius

Mayor temperatura → aumento de energía cinética → aumento de los choques

Catalizadores

Un catalizador es una sustancia que, incluso en cantidades muy pequeñas, modifica enormemente el curso de una reacción química, aumentando notablemente la velocidad de la misma.

Los catalizadores negativos retrasan la velocidad de una reacción por aumento de la energía de activación de la misma.

Los inhibidores actúan por un mecanismo no catalítico. Generalmente, un inhibidor reacciona con algún reactivo, lo que hace que su concentración disminuya y por ello se dificulta la reacción ordinaria.

Propiedades de los catalizadores

• Un catalizador sólo puede acelerar reacciones termodinámicamente posibles.

• El catalizador participa en la reacción química y se debe utilizar generalmente en pequeña cantidad.

  • La catálisis es un fenómeno específico, es decir, un mismo catalizador puede acelerar la velocidad de una reacción pero puede no tener ningún efecto en otra.

Tipos de catálisis

Catálisis homogénea: el catalizador y los reactivos están en el mismo estado físico.

Catálisis heterogénea: el catalizador y los reactivos no están en el mismo estado físico. Los catalizadores de contacto son sólidos y su utilización es muy común

1. Transporte de los reactivos a la superficie del catalizador.

2. Adsorción de los reactivos sobre la superficie del catalizador.

3. Reacción efectuada en la superficie del catalizador.

4. Desorción de los productos, liberándose de la superficie del catalizador.

5. Transporte de los productos hacia el resto de la disolución

Un catalizador se ha envenenado cuando muchas impurezas quedan adheridas, perdiendo así su efectividad.

Mecanismos de reacción

Cuando el orden de reacción química no coincide con la suma de los coeficientes estequiométricos de los reactivos, se puede asegurar que éstos no pasan directamente a productos y la reacción transcurre por varias etapas.

Un mecanismo de reacción es una descripción detallada de una reacción presentada como un conjunto de etapas por las que atraviesa la misma.