Cinética.

CINÉTICA: VELOCIDAD DE REACCIONES QUIMICAS,

VELOCIDAD DE REACCIÓN

Toda reacción se efectúa a una velocidad o rapidez. Alguna son más rápidas y otras son extremadamente lentas. El estudio de la velocidad de reacción y los mecanismos de reacción son los temas fundamentales de la cinética química.

La velocidad de una reacción es variable y depende de la concentración de las especies que reaccionan, la temperatura, la presencia de catalizadores y la naturaleza de los reactivos. Considera la reacción hipotética

A+B C+D REACCION DIRECTA

C+D A+B REACCION INVERSA

En la cual se necesita una colisión entre A Y B para que ocurra una reacción.

La velocidad a la cual reaccionan A y B depende de la concentración del número de moléculas A y B presentes: a una serie especificada de condiciones, la velocidad será máxima en el momento en que A y B se ponen en contacto.

Las velocidades de las reacciones directa e inversa se iguala en algún momento. La velocidad de reacción directa (rojo) disminuye como resultado den las cantidades decrecientes de reactivos. La reacción inversa en azul empieza en cero y se incrementa a medida que lo hace la cantidad de producto. Cuando las dos velocidades son iguales (en purpura), se ha alcanzado un estado de equilibrio químico.

ORDEN DE REACCIÓN: el orden de reacción con respecto a un reactivo es el exponente de su término de concentración en la ley de velocidad. El orden de reacción global es la suma de los exponentes de todos los términos de concentración.

Ejemplo:

v(t) = − d A = k[A] cinética primer orden

dt

v(t) = − d A = k[A]2 cinética segundo orden

dt

ECUACIÓN DE VELOCIDAD INTEGRADA: para calcular la concentración de reactivo que quedara transcurrido un tiempo o el tiempo necesario para que determinada cantidad de reactivo se consuma es útil integrar la ecuación de velocidad.

Ecuación:

t1/2 = 1/K × ln 2 t1/2 = 1/(K [A]0)

TIEMPO DE VIDA MEDIO: tiempo necesario para consumir la mitad de un reactivo.

Erika .MECANISMOS DE REACCIÓN: teoría de las colisiones. Esta teoría que deriva de la teoría cinético-molecular propone que para que pueda producirse una reacción química entre átomos, iones o moléculas es preciso que estos experimenten primeramente colisiones. Según esta teoría, la velocidad de la reacción dependerá de:

La frecuencia de los choques (concentración, estado de los reactivos, temperatura, velocidad, etc.

La frecuencia de los choques con orientación adecuada (naturaleza de los reactivos).

La frecuencia de los choques con energía suficiente para llegar al estado de transición (temperatura).

MECANISMOS DE REACCION: la mayoría de las reacciones transcurren por mecanismos de varias etapas llamadas reacciones elementales. La ecuación de una reacción elemental indica la molecularidad (número de partículas que colisionan) de los reactivos implicados en el choque que produce la reacción.

MOLECULARIDAD Y ORDEN DE REACCIÓN: se puede predecir que la ley de velocidad para una reacción elemental (no global) viene dada por el producto de la constante de velocidad por las concentraciones de los reactivos en esa etapa. Es decir, en una reacción elemental, orden y molecularidad coinciden.

MECANISMO Y LEY DE VELOCIDAD: La etapa determinante de la velocidad en un mecanismo es la reacción elemental más lenta, pues gobierna la velocidad de la reacción global. De esta forma se puede saber si un mecanismo propuesto para una reacción es o no coherente con la ley de la velocidad experimental.

EQUILIBRIO QUIMICO

Un equilibrio químico es un sistema dinámico en el cual se llevan a cabo al mismo tiempo y a la misma velocidad dos o más reacciones químicas opuestas. Cuando la velocidad de la reacción directa es exactamente igual a la velocidad de la reacción inversa, existe una situación de equilibrio químico. La concentración de productos y reactivos no cambia, y el sistema parece estar en reposo porque los productos reaccionan con la misma rapidez a la que se están formando.

Ejemplo:

Una solución saturada de sal esta en una condición de equilibrio:

NaCl (s) Na+ (ac) +Cl-(ac)

En el equilibrio los cristales de sal se disuelven continuamente y los iones Na+ y Cl- cristalizan a la misma velocidad.

PRINCIPIO DE LE CHATELIER

En 1888 el químico francés Henri Le Chatelier (18501-1936) estableció una generalización de gran alcance sobre el comportamiento de los sistemas en equilibrio. Esta generalización, conocida como principio de Le Chatelier establece que:

La aplicación del principio de Le Chatelier ayuda a predecir el efecto del cambio de condiciones en las reacciones químicas.

EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN EN EL EQUILIBRIO

La forma en la que la velocidad de una reacción química depende de la concentración de los reactivos se debe determinar por medios experimentales. La velocidad de las reacciones de una etapa puede modificarse, cambiando la concentración de los reactivos o de los productos. Un aumento en la concentración de los reactivos aporta más especies que reaccionan mediante colisiones y da lugar a un incremento de la velocidad de reacción.

Un equilibrio se perturba cuando se modifican la concentración de uno o más de sus componentes

Entonces, se puede

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