QUIMICA UNIDAD V

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE

TEZIUTLÁN

ÍNDICE

UNIDAD 6. CINÉTICA QUÍMICA Y NANOTECNOLOGÍA 1

6.1 . Cinética química: velocidades de reacción y el mecanismo de reacción 1

6.1.1. Rapidez de reacción. 1

6.1.2. Factores que afectan a la rapidez de las reacciones. 2

6.1.3. Temperatura. 2

6.1.4. Estado Físico de los Reactivos. 3

6.1.5. Presencia de un catalizador 3

6.1.6. Concentración de los reactivos. 4

6.1.7. Presión. 4

6.1.8. Luz. 4

6.2. La constante de equilibrio. 4

6.3. Principio de Le Chatelier 5

6.3.1 Factores que afectan el equilibrio químico 5

6.4. Constante de ionización 6

6.5. Producto de solubilidad 7

6.6. Solución amortiguadora (buffer) 7

6.6.1 Disolución Amortiguadora. 7

6.7. Tendencias de la Nanotecnología: materiales y sus características 8

6.7.1 Efectos perjudiciales que podrían tener las nanotecnologías. 8

CONCLUSIONES. 9

BIBLIOGRAFÍA. 10

UNIDAD 6. CINÉTICA QUÍMICA Y NANOTECNOLOGÍA

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 durante la reacción general (Difusión, ciencia de superficies, catálisis). La cinética química es un estudio puramente empírico y experimental; la química cuántica permite indagar en las mecánicas de reacción, lo que se conoce como dinámica química.

6.1 . Cinética química: velocidades de reacción y el mecanismo de reacción

6.1.1. Rapidez de reacción.

La Rapidez (o velocidad) de reacción está conformada por la rapidez de formación y la rapidez de descomposición. Esta rapidez no es constante y depende de varios factores, como la concentración de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reacción y el estado físico de los reactivos. Uno de los factores más importantes es la concentración de los reactivos. Cuanto más partículas existan en un volumen, más colisiones hay entre las partículas por unidad de tiempo. Al principio, cuando la concentración de reactivos es mayor, también es mayor la probabilidad de que se den colisiones entre las moléculas, y la rapidez es mayor. A medida que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la probabilidad de colisión y con ella la rapidez de la reacción. La medida de la rapidez de reacción implica la medida de la concentración de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la rapidez de una reacción necesitamos medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo, o bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo. La rapidez de reacción se mide en unidades de concentración/tiempo, esto es, en (mol/l)/s es decir moles/(l•s).

Para una reacción de la forma: La ley de la rapidez de formación es la siguiente:

vR es la rapidez de la reacción, ( − ΔcA) la disminución de la concentración del reactivo A en el tiempo Δt. Esta rapidez es la rapidez media de la reacción, pues todas las moléculas necesitan tiempos distintos para reaccionar.

La rapidez de aparición del producto es igual a la rapidez de desaparición del reactivo

Para cada reacción se puede formular una ecuación, la cual describe cuantas partículas del reactivo reaccionan entre ellas, para formar una cantidad de partículas del producto.

El orden de reacción está definido como la suma de los exponentes de las concentraciones en la ley rapidez de la reacción. Este es también llamado orden total de reacción, pues el orden depende del reactivo que se analice. El orden de la reacciones se determina experimentalmente.

Ejemplo:

Suponiendo que la rapidez de reacción de la primera reacción elemental tiene una dependencia cuadrática con la concentración del reactivo A, esto significa que esta reacción es de segundo orden con respecto al reactivo A. El orden total de esta reacción es también segundo, pues no hay otros reactivos.

6.1.2. Factores que afectan a la rapidez de las reacciones.

Existen varios factores que afectan la rapidez de una reacción química: la concentración de los reactivos, la temperatura, la existencia de catalizadores y la superficie de contactos tanto de los reactivos como del catalizador. Los catalizadores pueden aumentar o disminuir la velocidad de reacción.

6.1.3. Temperatura.

Por norma general, la rapidez de reacción aumenta con la temperatura porque al aumentarla incrementa la energía cinética de lasmoléculas. Con mayor energía cinética, las moléculas se mueven más rápido y chocan con más frecuencia y con más energía. El comportamiento de la constante de rapidez o coeficiente cinético frente a la temperatura = lnA − (Ea / R)(1 / T2 − 1 / T1) esta ecuación linealizada es muy útil y puede ser descrito a través de la Ecuación de Arrhenius K = Aexp( − EA / RT) donde K es la constante de la rapidez, A es el factor de frecuencia, EA es la energía de activación necesaria y T es la temperatura, al linealizarla se tiene que ellogaritmo neperiano de la constante de rapidez es inversamente proporcional a la temperatura, como sigue: ln(k1 / k2) la hora de calcular la energía de activación experimentalmente, ya que la pendiente de la recta obtenida al graficar la mencionada ley

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