Cinética química
Enviado por iTsGabox_16 • 2 de Abril de 2020 • Informes • 3.073 Palabras (13 Páginas) • 142 Visitas
[pic 1]
CINÉTICA
Muchas reacciones están permitidas termodinámicamente, pero en la práctica no ocurren debido a su lentitud. La cinética química es quién se ocupa del estudio de las velocidades de las reacciones y de los mecanismos a través de los cuales los reactantes se convierten en productos, donde la velocidad de reacción la entenderemos como el cambio en la concentración de un reactivo o de un producto con respecto al tiempo (M/s). Así, para la reacción A B, la velocidad en términos de la desaparición del reactante A o en términos de la aparición del producto B, se expresa como:[pic 2][pic 3]
Velocidad = - Δ[A] ó velocidad = Δ[B]
Δt Δt
Por ejemplo, para la reacción entre bromo molecular con ácido fórmico:
Br2(ac) + HCOOH(ac) 2Br-(ac) + 2H+(ac) + CO2(g), se obtuvieron los siguientes datos:[pic 4]
Tiempo (s) | [Br2] (M) |
0,0 | 0,0120 |
50,0 | 0,0101 |
100,0 | 0,00846 |
150,0 | 0,00710 |
200,0 | 0,00596 |
250,0 | 0,00500 |
300,0 | 0,00420 |
350,0 | 0,00353 |
400,0 | 0,00296 |
La medición del cambio (disminución) de la concentración de bromo desde un tiempo inicial hasta un tiempo final, permite determinar la velocidad promedio de la reacción durante ese intervalo:
Velocidad promedio = - Δ[Br2] = - [Br2]final - [Br2]inicial[pic 5]
Δt t final - t inicial
Velocidad promedio = - (0,0101-0,0120)M = 3,80 x10-5 M/s[pic 6]
50,0 s
[pic 7]
La velocidad de reacción también depende de la concentración del ácido fórmico. Sin embargo, al agregar un gran exceso de ácido fórmico a la mezcla de reacción, es posible asegurar que la concentración de ácido fórmico permanece prácticamente constante durante el transcurso de la reacción.
Si graficáramos la velocidad de la reacción contra la concentración de bromo molecular, observaríamos una línea recta, indicando que la velocidad es directamente proporcional a la concentración.
[pic 8]
Si velocidad α [Br2] y aplicamos una constante de proporcionalidad tenemos que: Velocidad = k [Br2]; donde el término k se conoce como constante de velocidad.
Por lo tanto, k = velocidad
[Br2]
[pic 9]
Ley de Velocidad: esta ley expresa la relación de la velocidad de una reacción con la constante de velocidad y la concentración de los reactivos.
Por ejemplo, para la reacción general: aA + bB cC + dD, la ley de velocidad tiene la forma:[pic 10]
Velocidad = k [A]x [B]y, donde x e y son números que se determinan experimentalmente y no tienen relación con los coeficientes estequiómetricos a y b. Los exponentes x e y dan cuenta de las relaciones entre las concentraciones de los reactivos A y B y la velocidad de la reacción. Al sumarlos, se obtiene el orden de reacción global, que se define como la suma de los exponentes a los que se elevan todas las concentraciones de reactivos que aparecen en la ley de velocidad. Para la reacción anterior, el orden de reacción global es x+y.
Consideremos la reacción entre el fluor y el dióxido de cloro:
F2(g) + 2ClO2(g) 2FClO2(g)[pic 11]
La tabla siguiente muestra 3 mediciones de velocidad para la formación de FClO2:
[ F2 ] (M) | [ ClO2 ] (M) | Velocidad (M/s) |
1. 0,10 | 0,010 | 1,2 x 10-3 |
2. 0,10 | 0,040 | 4,8 x 10-3 |
3. 0,20 | 0,010 | 2,4 x 10-3 |
Si se observan los valores 1 y 3, podemos ver que, al duplicarse [F2] y manteniendo constante
[ClO2], la velocidad de la reacción se duplica. Por lo tanto, la velocidad es directamente proporcional a [F2]. De igual forma, los datos de 1 y 2 muestran que al cuadruplicar [ClO2], manteniendo [F2] constante, la velocidad aumenta cuatro veces, por lo que la velocidad también es directamente proporcional a [ClO2]. Estas observaciones se resumen escribiendo la ley de velocidad como: velocidad = k [F2] [ClO2]
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