Cinética Química. Objetivos. la velocidad de las reacciones químicas. los factores de los cuales depende la velocidad

Transcripción

1 Ciéica Química Objeivos Esudiar la velocidad de las reaccioes químicas los facores de los cuales depede la velocidad los mecaismos a ravés de los cuales ocurre las reaccioes que se esudia plicacioes Síesis idusrial de Susacias. Reaccioes mosféricas. Fucioamieo de orgaismos vivos. Esudio ciéico de ua reacció química Medidas experimeales Esablece Deermia Ecuació de velocidad Iforma Cofirma Mecaismo de reacció Cosae de velocidad calcula Teorías de velocidad de reacció (Modelo eórico de Reacció elemeal) 1

2 Ecuació de velocidad Velocidad de coversió Velocidad de reacció Tiempo de vida fraccioario Cosae de velocidad Cocepos Iermediario Orde de reacció Mecaismo de reacció Esequiomería de la reacció Caalizador Molecularidad de la reacció Velocidad de coversió (J) a + bb cc + dd J d d, i B B, i a b C C, i D D, i c d parir de la esequiomería J d 1 d d a d 1 d b d 1 d c d d d d B C 1 D

3 Velocidad de reacció (v r ) J v r V v r 1 1 d V j d (velocidad de coversió por uidad de volume) j v r Si V es cosae 1 j J d d + B = Coceració/ v r 3 C + D parir de la esequiomería D 1 dc d 1 db v d r d 3 d d d Ecuació de velocidad V= B Cosae de velocidad Orde de reacció Idepediee de las coceracioes Depediee de la T Las uidades de so coc (1-) -1 + = = orde de reacció oal Y = ordees de reacció parcial No iee por que coicidir co los coeficiees esequioméricos. Se deermia experimealmee. Puede ser u úmero eero o fraccioario, posiivo o egaivo. La ecuació de velocidad se deermia experimealmee 3

4 Molecularidad de la reacció El cocepo de molecularidad se aplica sólo a reaccioes elemeales. Idica cuaas moléculas de reacivo paricipa e ua reacció elemeal. Reaccioes elemeales E las reaccioes elemeales, orde y molecularidad geeralmee coicide. aquellas que describe cambios ideificables esrucuralmee e las especies ivolucradas MECNISMO DE RECCIÓN Mecaismo de reacció: cojuo de eapas que iee lugar simuláea o cosecuivamee para producir la reacció global. 1 B C Hay u mecaismo de reacció. Se puede plaear muchos mecaismos para ua reacció. Sólo alguos (uo) de ellos será cosisees co los daos ciéicos obeidos. Ecorar u mecaismo que sea cosisee co los daos ciéicos, o asegura que ese sea el mecaismo de la reacció. Si igú mecaismo es cosisee co los daos ciéicos se debe buscar oro mecaismo. 4

5 Esequiomería de la reacció La ecuació química es la que da la esequiomería global de la reacció. Tiempo de vida medio ( 1/ ) Es el iempo ecesario para que se cosuma la miad de la susacia origial. Iermediario Es ua molécula o fragmeo que además de o ser produco i reacivo iee ua esrucura ideificable y u iempo de vida medio mayor que el iempo ere las colisioes co las moléculas del medio. caalizador Es ua susacia que ifluye e la velocidad de ua reacció si que se cosuma durae la misma. Méodos experimeales e ciéica química U experimeo de ciéica requiere geeralmee medir, T y coc. veces las reaccioes ocurre co sólo mezclar los reacivos y oras veces hay que iiciarla y por lo ao se requiere ua fuee de eergía. Leas ( 1/,5 s) Rápidas Méodo esáico Méodo iermiee Méodo coíuo Méodos de flujo Flujo lieal Flujo reeido 5

6 Sisema esáico (8) (3) (7) (4) (6) () (5) (1) (6) L TÉCNIC EXPERIMENTL QUE SE UTILICE DEPENDE DE LS ESPECIES INVOLUCRDS Se debe medir ua propiedad fìsica que resule proporcioal a la coceració del compoee e esudio ESPECTROFOTOMETRÍ POLRIMETRÍ CONDUCTIVIDD MEDID DE ph ESPECTROSCOPÍ DE MS CROMTOGRFÍ DE GSES RESONNCI MGNÉTIC NUCLER RESONNCI DE ESPÍN ELECTRÓNICO MEDID DE VRICIÓN DE PRESIÓN 6

7 Sisema de flujo lieal M M Sisema de flujo reeido depósios luz jerigas foocélula 7

8 Orde de reacció V= B Méodos de deermiació Uso de las ecuacioes iegradas de velocidad. Méodo diferecial Méodo de las velocidades iiciales de Va Hoff Méodo del aislamieo Méodo de la vida fraccioal Méodo diferecial v= lv l l [] l v Pde = l[] 8

9 v = B Si B es cosae = B lv = l + l [] l v Pde = l[] Si es cosae = lv = l + lb Méodo del aislamieo de Oswald v= B [] Si B B = cosae lv= l + l l v = B Pde = l[] 9

10 d Méodo de las vidas medias v= d v d 1 d Si = 1/ log 1/ Pde= 1-1 cosae log 1 log log [] Méodo de las velocidades iiciales de Va Hoff v = lv = l + l [] l v Pde = l[] 1

11 Reaccioes de orde cero d d P d d 1/ Pde= - Uidades de = M x -1 Reaccioes de primer orde d d 1/ l d P d l l l Pde= - Uidades de = -1 11

12 Reaccioes de segudo orde P d v d d d d o d 1 1 1/ Pde= o Uidades de = coc -1-1 Reaccioes de segudo orde + B P = a b = (a-x) (b-x) v r c d d c d d B dx d 1 b( a x) l a b a( b x) a xb x 1 b( a l a b a( b x) x) Pde= 1

13 Cómo ifluye la emperaura e la velocidad de reacció? Ecuació de rrheius e E a RT E Cosae de velocidad Facor preexpoecial Eergía de acivació E a 1 DU E a + B producos Coordeada de reacció DU = E a 1 E a Efeco de la emperaura sobre la velocidad de la reacció e E a RT Ea l l RT l d l dt Ea RT l Pde= -E a /R l 1/T 1/T 13

14 Reaccioes complejas Reaccioes paralelas 1 B C 1 Reaccioes cosecuivas B C Reaccioes reversibles 1 B K -1 Reaccioes e cadea Esquema ciéico geeral M 1 R 1 (iiciació) R 1 + M R + P 1 (propagació) R + M R 1 + P R 1 + R P 3 (ermiació) M= reacivo, P= produco, R=radical o propagador 14

15 Mecaismo propueso para la descomposició del ozoo O 3 3O O O + O O + O 3 O proximació del esado esacioario Supoe que la coceració de odos los iermediarios durae la mayor pare de la reacció permaece cosae y pequeña. 1 O O + O d O d O + O 3 O O O 1 O 1 O O

16 proximació de la eapa limiae Se supoe que la reacció cosise e ua o más reaccioes reversibles próximas al equilibrio y ua eapa limiae o más dificulada que deermia la velocidad de la reacció. O O + O O + O 3 O 1 y -1 >>> V 1 = V -1 V = velocidad de la eapa limiae 1 Br + M Br + M Br + H HBr + H lea H + Br HBr + Br H + HBr H + Br 3 muy rápida 4 rápida Br + M Br + M 5 v d HBr d 1 5 1/ Br 1/ H 4HBr 1 3 Br 16

17 BIBLIOGRFÍ -QUÍMIC FÍSIC, P. is, J. de Paula. Ediorial Médica Paamericaa (8). -PHYSICL CHEMISTRY, is, De Paula. Oxford Uiversiy Press. Nih Ediio.(1) - FISICOQUÍMIC, David W. Ball. Thomso (4) - FISICOQUÍMIC, Keih J. Laidler, Joh H. Meiser. CECS (5) -QUÍMIC FÍSIC, Thomas Egel, Philip Reid. Pearso Educació S.. (6) - FISICOQUÍMIC, Raymod Chag.Mc Graw Hill Ieramericaa. (8) 17