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Cinética química: velocidad de reacción y catálisis
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- 1VELOCIDAD DE REACCIONDEFINICION
se define como la cantidad de sustancia que reacciona por unidad de tiempo. Por ejemplo, la oxidación del hierro bajo condiciones atmosféricas es una reacción lenta que puede tomar muchos años, pero la combustión del butano en un fuego es una reacción que sucede en fracciones de segundo
La velocidad de una reacción química relaciona el cambio en la concentración de reactivos o productos con el tiempo y se expresa, usualmente, en mol/l s.
La velocidad de reacción es siempre positiva. El signo '-' está presente en los términos que involucran a los reactivos porque la concentración de reactante disminuye en el tiempo.) La IUPAC1 recomienda que la unidad de tiempo siempre deba ser el segundo. En tal caso, la velocidad de reacción difiere de la velocidad de aumento de la concentración de un producto P por un factor constante (el recíproco de su número estequiométrico) y por un reactante A por menos el recíproco del número estequiométrico. Generalmente, la velocidad de reacción tiene las unidades mol•L−1•s−1. - 2Como se obtieneSabemos ya plantear la ley de velocidad para una reacción. Nuestro objetivo, entonces, será ahora averiguar los valores de los órdenes parciales de reacción, es decir, los valores de los exponentes “m” y “n”. Como se dijo anteriormente, estos valores se determinan experimentalmente.
El método más simple para determinar los órdenes parciales de reacción consiste en el método de las velocidades iniciales.
Analicemos la siguiente reacción, utilizada para eliminar el óxido nitroso (NO), un contaminante gaseoso, usando hidrógeno (H2). Observa que los productos son inocuos.
2 H2(g) + 2 NO(g) → N2(g) + 2 H2O(g)
La ley de velocidad de esta reacción está dada por: v = k [H2]m[NO]n - 3EjemplosEn condiciones ambientales, la transformación de diamante en grafitoes espontánea; sin embargo, la velocidad de esta transformación es tan pequeña que no apreciamos cambio alguno, incluso aunque esperemos muchos años. Por tanto, una vez que sepamos que una reacción química es termodinámicamente posible, la siguiente cuestión debe ser determinar con que velocidad va a ocurrir.
- 4CONSTANTE CINETICADEFINICION
Constante de velocidad. En cinética química, la constante k que aparece en las ecuaciones de velocidad es función de T y P, y recibe el nombre de constante de velocidad o coeficiente de velocidad. ... Las unidades de la constante de velocidad o el coeficiente de velocidad varían con el orden de la reacción.
En cinética química, la constante k que aparece en las ecuaciones de velocidad es función de T y P, y recibe el nombre de constante de velocidad o coeficiente de velocidad. Algunos científicos emplean el primer término cuando se cree que la reacción es elemental y el último cuando se sabe que la reacción ocurre en más de una etapa.
Las unidades de la constante de velocidad o el coeficiente de velocidad varían con el orden de la reacción. Supóngase, por ejemplo, que una reacción es de primer orden, es decir:
Esta constante no puede superar un valor máximo, que viene dado por la velocidad a la que se pueden encontrar ambas moléculas cuando se desplazan al azar en disolución, y que depende de sus respectivos Coeficientes de Difusión . En un medio líquido homogéneo, este va
- 5Como se obtienea energía de activación de una reacción A+B → C es de 90 kJ/mol. La constante de velocidad a 40ºC es 10-3 mol-1•L•s-1. Calcular la constante de velocidad a 80ºC.
Para ello, como decimos, utilizaremos la ecuación de Arrhenius linealizada a cada temperatura, que es de la forma:
Representa la
proporcionalidad
entre la velocidad
de reacción y las
variables que la
afectan,
fundamentalmente
la concentración. V=KC - 6EJEMPLOSEl corazón de la pulga de agua
Daphnia longispina
realiza un n umero
fijo de latidos antes de que la pulga fallezca de muerte natural. La
vida de la pulga es el doble a 15
◦
C que a 25
◦
C. Determina la energ ́ıa
de activacion de la reaccion que controla el ritmo de latido cardıaco
de la pulga. - 7CINETICA QUIMICADEFINICION:
La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general (difusión, ciencia de superficies, catálisis). La cinética química es un estudio puramente empírico y experimental; el área química que permite indagar en las mecánicas de reacción se conoce como dinámica química.
l objeto de la cinética química es medir la rapidez de las reacciones químicas y encontrar ecuaciones que relacionen la rapidez de una reacción con variables experimentales.
Experimentalmente la velocidad de una reacción puede ser descrita a partir de la(s) concentración(es) de las especies involucradas en la reacción y una constante k, sin embargo esta puede depender de numerosos factores (el solvente utilizado, el uso de catalizadores, fenómenos de transporte, material del reactor, etc...), haciendo muy complejo el proceso de determinación de velocidades de reacción.
- 8COMO SE OBTIENELa constante de la rapidez de una reacción (k) depende también de la temperatura ya que la energía cinética depende de ella. La relación entre k y la temperatura está dada por la ecuación de Arrhenius:
K=Ae
o, también, expresada en forma de logaritmos neperianos
ln k = lnA – Ea/RT - 9Ejemplo aplicadoEl Factor Quema Grasa es un método que ha funcionado a mucha gente y cuando lo pruebas veras que muy pronto tendrás los primeros resultados. El Factor Quema Grasa es un e book en el que se explica qué alimentos deberás comer y cuáles no de la misma forma incluye rutinas de ejercicios. Este programa agregado utiliza vídeos ilustrativos muy visuales para que puedas entender todos los conceptos que en él se exponen con absoluta claridad así que ya no tienes ninguna excusa para no empezar desde ya mismo a modelar tu cuerpo tal asi como quieres.
- 10CATALISISDEFINICION
La catálisis es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador y aquellas que desactivan la catálisis son denominados inhibidores. Una característica importante es que la masa de catalizador no se modifica durante la reacción química, lo que lo diferencia de un reactivo, cuya masa va disminuyendo a lo largo de la reacción.
La catálisis interviene en muchos procesos industriales. Así mismo, la mayoría de los procesos “biológicamente” significativos son catalizados. La investigación en catálisis es uno de los principales campos en ciencia aplicada e involucra muchas áreas de la química, especialmente en química organometálica y ciencia de materiales. La catálisis es importante para muchos aspectos de las ciencias ambientales, por ejemplo, el convertidor catalítico de los automóviles y la dinámica del agujero de ozono. Las reacciones catalíticas son las preferidas en la química verde para un medioambiente amigable debido a la reducida cantidad de residuos que genera3 en lugar de las reacci
- 11COMO SE OBTIENELos catalizadores generalmente reaccionan con uno o más de los reactivos para formar productos intermedios que, posteriormente, conducen al producto final de reacción. En el proceso se regenera el catalizador. El siguiente esquema es típico de una reacción catalítica, donde C representa el catalizador, X e Y son los reactivos, y Z es el producto de la reacción de X con Y:
X + C → XC (1)
Y + XC → XYC (2)
XYC → CZ (3)
CZ → C + Z (4) - 12EJEMPLOUn ejemplo de catálisis heterogénea es la preparación industrial del polietileno de alta densidad (HDPE). Este polímero se utiliza, por ejemplo, en las tapas de botellas de plástico. Su preparación es más compleja que para preparar el polietileno de baja densidad (LDPE): se requiere un catalizador. La reacción que ocurre se llama polimerización de Ziegler-Natta, en honor a los científicos que descubrieron el catalizador. En este caso, se utiliza un catalizador de titanio mezclado con aluminio (en fase sólida), el cual reacciona con el etileno (C2H4) gaseoso.
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- Flashcards on Untitled, created by Gera Cuevas on 18/03/2017.
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