Unidad 1 (Parte XVII) Objetivos

Transcripción

1 Unidad 1 (Parte XVII) Objetivos 1. Dibuje e interprete diagramas de perfil de energía de reacción 2. econozca los diferentes intermediarios de reacción (carbocatión, carbaniones, y radicales) y su estabilidad relativa, carbenos. 1

2 TEOIA DE LAS COLISIONES EN LA CINÉTICA QUÍMICA Velocidad número de colisiones/s Concentración α número colisiones/s A 2 + B 2 A A B B * 2 AB * Complejo activado o estado de transición es de vida corta y no se puede separar 2

3 Diagramas de energía de reacciones: eacción Exotérmica eacción en un paso Conclusiones: 1. Productos más estables que los reactivos. ΔE = E pro E reac = Valor negativo 2. Favorece la reacción directa P. 3. Se favorece cuando se disminuye la temperatura. 4. eacción espontánea 5. El valor de entalpía de formación (Δ) es siempre negativo 3

4 eacción Endotérmica eacción en un paso Conclusiones: 1. Productos menos estables que los reactivos. ΔE = E pro E reac = Valor positivo 2. Favorece la reacción indirecta P. 3. Se favorece cuando se aumenta la temperatura. 4. eacción no espontánea 5. El valor de entalpía de formación (Δ) es siempre positivo 4

5 Diagrama de energía de reacción en dos pasos: 5

6 Conclusiones: 1. El número de picos del diagrama indica el número de pasos que tiene la reacción. 2. El número de intermediarios será igual al número de picos menos 1 3. La E (activación) E a más alta será el paso lento de reacción (por lo general es la primera etapa, pero pueden existir excepciones) 4. Los estados de transición son iguales al número de picos de la reacción 6

7 CATALIZADOES: La presencia de los mismos pueden acelerar o retardar una reacción, según nos convenga y al final se recupera el mismo. Los catalizadores se clasifican: 1. Positivos: Aceleran la reacción. 2. Negativos: etardan la reacción. Catalizadores Positivos: 1. Intermediarios más estables. 2. De contacto, ayudan a ordenar los reactantes para que sea más 7

8 Ejemplo de catalizador Intermediario más estable: 2SO 2 + O 2 2SO 3 (formación lenta) Cuando se hace intervenir el NO, este reacciona con el oxígeno rápidamente: O 2 + 2NO 2NO 2 (1) El NO 2, formado, a su vez, reacciona rápidamente con el SO 2 2NO 2 + 2SO 2 2NO + 2SO 3 (2) Sumando las reacciones 1 y 2: 2NO + O 2 + 2NO 2 + 2SO 2 2NO 2 + 2NO + 2SO 3 Eliminando sustancias comunes, quedará finalmente: 2SO 2 + O 2 2SO 3 8

9 Ejemplo de catalizador de contacto: Adición de hidrógeno a dobles enlaces Catalíticos pueden ser Platino, Paladio, Níquel etc. Al ordenar los reactivos en el espacio provoca que la reacción se realice más rápido. Es la que más utilizamos en química orgánica 9

10 Catalizadores negativos: Son llamados inhibidores o venenos y por lo general forman complejos estables con los intermediarios y no los dejan seguir reacción. Ejemplos: El cianuro con la hemoglobina, forma un complejo con el hierro muy estable de dicha molécula y no permite que la misma transporte el oxigeno a las células Cuando no queremos que la reacción de hidrogenación se lleve tan rápida, lo que se puede hacer es agregar al catalizador metales pesados como Plomo ó Arsénico y lo que sucede es que baja la superficie del catalizador disponible y esto implica que su eficiencia disminuye. 10

11 Tipos de intermediarios: Lo intermediarios más importantes serían los siguientes: 1. Carbocatión (carbono con carga positiva) 2. Carbanión (carbono con carga negativa) 3. adical Libre (carbono sin carga pero falta un electrón orbital semilleno) 4. Carbeno (carbono con tiene seis electrones) es poco común en las reacciones orgánica A continuación se presentará el detalle de cada intermediario, para poder comprender como funcionaría en las diferentes reacciones en donde se presentan. 11

12 Carbocatión: Es un átomo de carbono cargado positivamente. Poseen una geometría trigonal plana. ibridación sp 2, el orbital p no hibridizado tiene la carga positiva. Se conoce también como carbenio. Es un electrofílico ó ácido fuerte. Estabilidad: Carbocationes: C + C + C + C + > > > Terciario Secundario Primario Metilo Aumenta la estabilidad 12

13 Carbanión: Es una átomo de carbono cargado negativamente. Geometría tetraédrica ibridación sp 3, el par de electrones esta en un orbital sp 3. Se comporta como un nucleófilo y/o base fuerte. Estabilidad: Carbaniones: C: - < C: - < C: - < C: - Terciario Secundario Primario Metilo Aumenta la estabilidad 13

14 adical Libre: El carbono tiene un electrón desapareado sin carga. Tiene geometría trigonal plana. ibridación sp 2 en orbital p tiene el electrón desapareado. Funciona como un carbocatión pues le falta un e para el octeto. Estabilidad: adicales Libres: C. > C. > C. > C. Terciario Secundario Primario Metilo Aumenta la estabilidad 14

15 Carbenos: Átomo de carbono divalente (con seis electrones) sin carga. ibridación sp 2, geometría trigonal plana. Intermediarios de alta reactividad. Puede funcionar como electrófilo y nucleófilo Puede tener dos arreglos según donde se coloquen los electrones. 15

16 Estado de transición: (eacción en un paso) 16

17 Estado de transición: (eacción en dos pasos) Como se polariza el enlace Carbono-alógeno 17

18 Qué aprendimos? 1. Como se dan las reacciones químicas 2. Tipos de reacciones. 3. Diagramas de reacciones. 4. Intermediarios de reacción. 5. Estados de transición. Bibliografía : Capitulo No. 5, John McMurry, octava edición 18