Cinética y Equilibrio Químico

Transcripción

1 Cinética y Equilibrio Químico

2 1. La cinética química y su importancia Parte de la química que estudia la velocidad con la que suceden los procesos químicos así como los procesos moleculares que tienen lugar durante su progreso. Su información COMPLEMENTA a la que nos ofrece la termodinámica química ESTUDIO COMPLETO DE UNA REACCIÓN QUÍMICA TERMODINÁMICO CINÉTICO

3 2. Concepto de velocidad de reacción La velocidad de una reacción en términos generales mide la rapidez con la que sucede dicha transformación. Siempre al medir la velocidad de algo lo que hacemos es medir la variación de ese algo con respecto al tiempo. EN QUÍMICA MEDIREMOS LA VARIACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS O PRODUCTOS CON RESPECTO AL TIEMPO

4 Gráficamente, las concentraciones con respecto al tiempo H2 (g)+ I2 (g) 2HI (g) Observa que al principio, en un mismo Δt las concentraciones no varía lo mismo

5 Por tanto la velocidad media de una reacción en cierto Δt dependerá del reactivo al que nos refiramos

6 3. Teoría de las reacciones químicas Qué hacen las moléculas cuando sucede una reacción química? Esto nos permitirá estudiar los factores cinéticos que influyen en una reacción y poder así controlarlas.

7 Son dos teorías complementarias 2.1) Teoría de colisiones Es necesario Suficiente energía cinéticas (Tª) CHOQUE EFICAZ Orientación adecuada

8 2.2) Teoría del complejo activado Entre reactivos y productos se forma una especie intermedia de poca duración, llamado ESTADO DE TRANSICIÓN o COMPLEJO ACTIVADO. Las moléculas de reactivos necesitan una cierta energía inicial para llegar a ese estado y que se formen las nuevas moléculas. Esa energía es conocida como ENERGÍA DE ACTIVACIÓN (Ea).

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10 Equilibrio heterogéneo

11 Alteración de un equilibrio químico: Principio de Le Chatelier Ingeniero químico francés ( ) dedicado a la producción de cementos, vidrios, combustibles y explosivos. En 1884 enuncia un principio que permite predecir el comportamiento de un sistema químico en equilibrio cuando modificamos algún factor como presión, concentraciones o temperatura del sistema El sistema químico en equilibrio que es alterado al modificar algunos de los factores influyentes en él (presión, temperatura o cantidades de las sustancias implicadas), reacciona en el sentido en el que se reduce el efecto de dicha alteración, hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio.

12 Qué alteraciones podemos llevar a cabo? 1. Cambios en las concentraciones Sea el equilibrio: N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) Si aumentamos la concentración de H2 por ejemplo, el sistema se desplazará en el sentido en el que SE CONSUMA dicha sustancia, es decir, hacia la derecha en este caso. OJO!!!En esta situación NO CAMBIAMOS EL VALOR DE LA TEMPERATURA, por lo que sigue siendo válido el valor de la Kc anterior, lo que nos permitirá conocer las nuevas concentraciones en el equilibrio.

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14 2. Cambio de la presión al modificar el volumen Supongamos que tenemos el equilibrio anterior en un recipiente de cierto volumen y de repente reducimos el volumen del mismo (lo que da lugar a un aumento de la presión N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) El sistema tiende a disminuir la presión desplazándose en el sentido en el que se produzcan MENOS MOLES GASEOSOS, en este caso hacia la derecha en este caso disminuir el volumen (aumentar la presión) hace que se produzca mas NH3

15 3. Cambio de la presión al añadir un gas inerte (gas que no interviene en el equilibrio) Inyección de Argón (Ar) N2 + H2 NH3 Aumenta la presión total pero disminuye en la misma proporción la ᵡ de cada gas, quedando las presiones parciales iguales que al principio, por tanto el equilibrio no se ve alterado

16 4. Modificaciones de la temperatura En este caso, para saber hacia donde se desplazará el equilibrio, necesitamos saber como son la reacción directa o inversa en cuanto a su entalpía, si son ENDOTÉRMICAS O EXOTÉRMICAS. Así, el ejemplo anterior del NH3, la reacción directa tiene N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) ΔHº = - 92,6 KJ (La directa es exotérmica) Por tanto, en este caso si enfriamos el sistema, la reacción tiene a liberar calor lo que se logra desplazando el equilibrio hacia la derecha, es decir, hacia la producción de NH3. Ocurre lo contrario si calentamos OJO!!!! En este caso los valores de las K sí cambian

17 Debemos recordar que esto último es termodinámica pura y dura es decir, disminuir la Tª favorece que se produzca NH3, pero y si pensamos en la velocidad del proceso? Aplica tus conocimientos sobre cinética química

18 Ejemplo práctico