UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERÍA CICLO BÁSICO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CÁTEDRA QUIMICA II CINETICA MARACAIBO, FEBRERO DE 2015

Transcripción

1 UNIVERSIDD DEL ZULI FCULTD DE INGENIERÍ CICLO BÁSICO DEPRTMENTO DE QUÍMIC CÁTEDR QUIMIC II CINETIC MRCIBO, FEBRERO DE 205 Profesora: Ing. Neida Núñez

2 CINÉTIC Es una pare de la química que se encarga de esudiar la velocidad o rapidez con la que ocurren las reacciones químicas, el mecanismo de cómo se consumen los reacanes y los facores que aleran la velocidad de una reacción química.

3 CINÉTIC Reacciones Lenas lgunas reacciones ermodinámicamene esponáneas no parecen ocurrir en absoluo, mienras que oras reacciones alcanzan el equilibrio con mucha rapidez. Reacciones Rápidas Las reacciones ocurren a diferenes velocidades

4 VELOCIDD DE RECCIÓN Puede alerarse modificando cieros facores. La velocidad de reacción es la velocidad a la que se forman los producos o se consumen los reacanes. Varía muchísimo de una reacción a ora. El conocimieno de los facores que aleran la velocidad de reacción es de exraordinaria imporancia prácica, pues puede enseñarnos como acelerar las reacciones deseables y cómo reardar las indeseables. Se define como el cambio en la concenración de uno de los reacivos o producos dividido por el inervalo de iempo en el cual iene lugar el cambio, se expresa en mol/l..s Velocidad promedio de desaparición de R = - Velocidad promedio de formación P = P R El signo menos en la ecuación asegura que la velocidad sea posiiva. [R] = [R] =2 - [R] = = 2 -

5 VELOCIDD DE RECCIÓN Velocidad inicial. Velocidad insanánea. Es la velocidad de reacción insanánea al comenzar la reacción, es decir, en el iempo igual cero ( = 0). La velocidad de reacción no es consane. l principio de una reacción, cuando la concenración de reacivos es mayor, la velocidad es mayor, a medida que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concenración de los reacivos ambién disminuye la velocidad de la reacción. Es la pendiene de una angene dibujada en el gráfico de concenración en función del iempo.

6 VELOCIDD DE RECCIÓN Las diferenes maneras de informar la velocidad de una reacción, esá relacionada con la esequiomeria. l dar la velocidad de una reacción hay que ener el cuidado de especificar la especie a la que se refiere la velocidad Es la velocidad promedio dividida por el coeficiene esequiomérico de la especie moniorizada a + bb cc + dd Velocidad única promedio Velocidad única promedio B a b Velocidad de a C D c d VelocidaddeB b VelocidaddeC c VelocidaddeD d

7 LEY DE VELOCIDD Orden de reacción Es la poencia a la cual la concenración de los reacivos se eleva en la ley de velocidad; el orden global de la reacción, es la suma de los ordenes individuales Los órdenes de reacción no ienen relación con los coeficienes esequioméricos. La ley de velocidad resume la dependencia enre la velocidad y la concenración. Es una caracerísica de la reacción que se deermina experimenalmene. k = e - Ea/RT Ea ln k = - + ln RT = facor de frecuencia Ea = Energía de acivación R = Consane de los gases T = Temperaura absolua a + bb cc + dd Velocidad de reacción = k[] m [B] n m y n = orden de reacción k = consane de velocidad Las unidades de k dependen del orden global de la reacción.

8 MÉTODO DE LS VELOCIDDES INICILES l ener los órdenes de reacción, se puede deerminar la consane de velocidad k, con los daos experimenales de concenración y velocidad inicial para cualquiera de los experimenos. Se hacen una serie de experimenos donde la concenración inicial del reacivo se varía y se observa como varía la velocidad inicial de la reacción. l duplicarse la concenración inicial de ese reacivo, Teniendo los daos experimenales de concenración y velocidad, se relacionan de al manera que permian deerminar el orden de reacción para uno de los reacivos. Si la reacción es de orden cero respeco a ese reacivo la velocidad inicial de reacción no cambia. Si la reacción es de primer orden respeco a ese reacivo la velocidad inicial de reacción se duplica. Si la reacción es de segundo orden respeco a ese reacivo la velocidad inicial de reacción se muliplica por cuaro. Si el orden de reacción respeco a ese reacivo es res la velocidad de inicial de reacción se muliplica por ocho.

9 TEORÍS QUE EXPLICN L VELOCIDD DE RECCIÓN Teoría de las colisiones. Para que el choque de dos parículas garanice la reacción enre ellas, las parículas deben cumplir las dos condiciones siguienes: Para que se produzca una reacción química, los áomos, iones o moléculas involucrados deben experimenar choques o colisiones. Colisionar con la debida orienación. Disponer de la energía cinéica suficiene para que engan lugar el reordenamieno de los enlaces y la formación de una nueva susancia. Energía insuficiene

10 TEORÍS QUE EXPLICN L VELOCIDD DE RECCIÓN Teoría del esado de ransición El complejo acivado iene una esrucura que se halla enre la de los reacivos y la de los producos. Los enlaces aniguos esán debiliados y se esán formando los nuevos. La energía de acivación, Ea, es la energía necesaria para llegar al complejo acivado desde los reacivos. Los reacivos pasan por un esado inermedio ransiorio de ala energía y cora duración: esado de ransición, en donde exise el complejo acivado.

11 FCTORES QUE FECTN L VELOCIDD DE RECCIÓN Nauraleza de los Reacivos Dependiendo del ipo de reacivo que inervenga, una deerminada reacción endrá una Energía de civación. Grado de división de los Reacivos Mienras mas pequeñas sean las parículas de los reacivos, mas se facilia el conaco enre ellas y por ano, las colisiones efecivas. Concenración de los Reacivos l haber más parículas en el mismo espacio, aumenará el número de colisiones. Temperaura Reacción de l aumenar la emperaura, ambién lo hace la velocidad a la que se mueven las parículas y, por ano, aumenará el número de colisiones Caalizador si lo hubiera Los caalizadores modifican el mecanismo de reacción, empleando pasos elemenales con mayor o menor energía de acivación.

12 CONCENTRCIÓN Y TIEMPO Ecuación Diferencial d Velocidad ; Velocidad d k m d d k m Ecuación Inegrada [] [] 0 d [] [] m 0 kd

13 CONCENTRCIÓN Y TIEMPO Reacciones de orden cero P Ecuación Diferencial Ecuación Inegrada d d [] k d [] 0 [] 0 kd -k [] = [] 0 - k

14 CONCENTRCIÓN Y TIEMPO Reacciones de primer orden P Ecuación Diferencial Ecuación Inegrada ln[] d d k -k [] [] 0 d [] [] 0 kd ln[] = - k + ln[] 0

15 CONCENTRCIÓN Y TIEMPO Reacciones de segundo orden P Ecuación Diferencial Ecuación Inegrada d k [] 2 d k [] [] 0 d [] [] 2 0 kd k 0

16 CONCENTRCIÓN Y TIEMPO Tiempo de vida media (/2) Tiempo necesario para que []o se reduzca a la miad Reacción de orden cero Reacción de segundo orden / 2 2k 0 Reacción de primer orden / k / 2 k 0

17 VRICIÓN DE L CONSTNTE DE VELOCIDD CON L TEMPERTUR Ecuación de rrhenius k = e - Ea/RT Ea ln k = - + ln RT Se uiliza para predecir como cambia la velocidad de reacción a disinas emperauras ln k m = -Ea/R ln k k Ea 2 R T 2 T /T

18 Mecanismo de reacción Secuencia paricular de eapas elemenales que describen los cambios que se considera que ienen lugar a medida que los reacivos se ransforman en producos Permie deerminar la ley de velocidad Los mecanismos en varias eapas presenan inermediarios Una de la eapas es la mas lena de odas las que conforman el mecanismo. Eapa deerminane de la velocidad de la reacción global En un proceso elemenal, el orden respeco a cada reacivo es igual a su coeficiene esequiomerico en dicha reacción

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