TEMA 5. CINÉTICA QUÍMICA a A + b B c C + d D 1 d[a] 1 d[b] 1 d[c] 1 d[d] mol v = = = + = + a dt b dt c dt d dt L s El signo negativo en la expresión de velocidad es debido a que los reactivos desaparecen, y el positivo a que los productos aparecen. Velocidad media de reacción: 1 [A] 1 [B] 1 [C] 1 [D] v = = = + = + a t b t c t d t ORDEN DE REACCIÓN a A + b B + c C + Productos α β δ Ecuación: v = K [A] [B] [C]... - Orden parcial respecto al reactivo A: α - Orden parcial respecto al reactivo B: β - Orden parcial respecto al reactivo C: δ - Orden total: n = α + β + δ + K: constante de velocidad; sus unidades dependen del orden total de reacción L K = mol n 1 n 1 s 1
TEORÍA DE COLISIONES Para que las sustancias puedan reaccionar deben alcanzar un determinado contenido de energía, necesario para debilitar sus enlaces y así, una vez liberados de éstos, poder formar los nuevos enlaces. Para que los reaccionantes alcancen este contenido energético, sus partículas constituyentes deben colisionar. Se dice que una colisión es efectiva si es capaz de generar la energía necesaria para que las partículas reaccionen. Esta teoría intenta explicar sobre todo la influencia de la temperatura en la velocidad de reacción, que según la Teoría de Arrhenius: - EA RT K = A e CONSTANTE DE VELOCIDAD A: Factor de frecuencia, directamente relacionado con el número de choques o colisiones entre las partículas de las sustancias reaccionantes E A : Energía de activación; es la energía necesaria para romper o debilitar los enlaces que forman las sustancias reaccionantes y dejar libres sus átomos constituyentes R: constante de los gases ideales atm L R = 0.082 J R = 8.314 cal R = 1.987 T: temperatura absoluta 2
TEORÍA DEL COMPLEJO ACTIVADO El complejo activado, o estado de transición, es un estado en el que se supone la formación de un agregado constituido por partículas de los reactivos, cuyos enlaces se han roto o debilitado, y por aquellas que surgen como consecuencia de los nuevos enlaces formados. Este estado intermedio, al ser causado por las colisiones entre partículas, almacena toda la energía de éstas y resulta sumamente inestable. En general, los pasos que requiere una reacción química son: - Suministro de una energía (EA) para formar el complejo activado mediante las colisiones eficaces de las partículas de los reactivos. - Formación del complejo activado, estado de transición muy energético e inestable. - Formación de los productos, estado menos energético que el anterior A + BC ABC AB + C REACTIVOS COMPLEJO PRODUCTOS ACTIVADO 3
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN - EA n RT v = K [A] K = A e A) Concentración. Al aumentar, aumenta el número de moléculas reaccionantes por unidad de volumen, lo que provoca el aumento en el número de choques, aumentando la velocidad de reacción [A] Si el reactivo es gas: P v v B) Temperatura. Al aumentar la temperatura, aumenta la energía cinética de las moléculas reaccionantes y será mayor la efectividad de las colisiones, aumentando la velocidad T K v C) Naturaleza de los reactivos. Cuanto más libres estén las moléculas, más rápida será la reacción, ya que habrá mayor superficie de contacto gas > líquido > sólido D) Presencia de catalizadores. Aumentan la velocidad de reacción, ya que disminuyen la energía de activación catalizador E A K v 4