Definición de Cinética Química

1. Definición de Cinética Química

La cinética química es la parte de la química que trata de la velocidad con que suceden las reacciones, de los factores que influyen en ella y del mecanismo a través del cual los reactivos se transforman en productos.

2. Velocidad de Reacción

Velocidad de reacción se define como la cantidad de producto que se forma por unidad de tiempo en una reacción química, o la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo. Estas dos formas de expresar la velocidad tendrán, naturalmente, signo contrario.

3. Teoría de las Colisiones.

- Teoría de las colisiones. Para que tenga lugar una reacción química debe producirse el choque o colisión de las partículas de los reactivos, sean éstas átomos, moléculas o iones.

Para que el choque sea eficaz, las partículas deben:

- Disponer de la energía cinética suficiente para que se realice el reordenamiento de los enlaces y la formación de una nueva sustancia.

- Colisionar con la debida orientación.

4. Energía de activación.

La energía de activación, Ea, es la energía que necesitan los reactivos para formar el compuesto activado, es decir, la barrera de energía que han de salvar las moléculas para que se produzca la reacción química.

Si la energía cinética de la molécula no es como mínimo igual a la Ea no se producirá reacción y las moléculas no se verán químicamente alteradas.

5. Factores que alteran la velocidad de una reacción:

- Temperatura de reacción. Por regla general, la elevación de la temperatura produce un importante aumento de la velocidad de reacción. La ecuación de

Arrhenius relaciona la constante de velocidad, K, con la temperatura:

K = A.e - Ea/RT

A = Factor que tiene en cuenta la frecuencia de las colisiones en la reacción y cuyas unidades son las de la constante K. (cuando las moléculas son complejas, la orientación en que se produce la colisión también influye)

e = Número e, base de los logaritmos neperianos. (2,7182812....)

Ea = Energía de activación (J.mol-1) Unidad 5- Cinética Química

R = Constante de los gases (8,314 J.K-1.mol-1)

T = Temperatura absoluta (K).

- Concentración de los reactivos. Un aumento de la concentración de los reactivos favorece la velocidad de reacción.

- Naturaleza química de las sustancias.

- Estado físico.

- Grado de división de los sólidos.

- Uso de catalizador. Un catalizador es una sustancia que, estando presente en una reacción química, produce una variación en la energía de activación, y como consecuencia una variación de su velocidad, sin ser consumida durante el transcurso de aquella.

Muchas reacciones suceden a través de etapas intermedias o reacciones elementales que no constan en la ecuación estequiométrica y que configuran el llamado mecanismo de reacción.

6. La ecuación de velocidad o ley de velocidad es una expresión matemática que relaciona la velocidad instantánea de una reacción en un momento dado con las concentraciones de los reactivos presentes en ese momento.

v = K.[A]x .[B]y .........

v = Velocidad instantánea de la reacción

K = Constante de velocidad

[A] , [B],.... = Concentraciones molares de los reactivos en un instante dado.

x, y,...= Exponentes calculados de forma experimental, se les denomina orden de reacción de esos reactivos.

7. Definición de Catalizadores.

Son sustancias que aumentan la rapidez de una reacción química sin sufrir ningún cambio permanente. La catálisis es el proceso mediante el cual aumenta la velocidad de las reacciones químicas por medio de la presencia de un catalizador. Un catalizador interviene en una reacción pero sin llegar a formar parte de los resultados de esta. Los catalizadores se pueden clasificar en: catalizadores heterogéneos o de contacto, y los catalizadores homogéneos.

8. Importancia de los Catalizadores en una reacción química.

Un catalizador es una sustancia que incrementa la velocidad de una reacción química sin consumirse en la reacción. En otras palabras, su concentración final, usualmente muy pequeña, es igual a su concentración inicial. El efecto de un catalizador es modificar la velocidad de conversión de los reactivos en productos, lo que tiene una gran importancia.

9. Definición de Equilibrio Químico.

Es una reacción reversible, es decir, que se produce en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se mantienen constantes, es decir, ya no varían con el tiempo, se dice que la reacción ha alcanzado el EQUILIBRIO QUÍMICO.

10. Constante de Equilibrio.

En el equilibrio las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes en determinadas condiciones de presión y temperatura. A la relación que hay entre estas concentraciones, expresadas en molaridad [mol/L], se le llama constante de equilibrio.

El valor de la constante de equilibrio depende de la temperatura del sistema, por lo que siempre tiene que especificarse. Así, para una reacción reversible, se puede generalizar:

aA + bB 2 cC + dD

[C]c [D]d

Keq = ▬▬▬▬

[A]a [B]b

En esta ecuación Keq es la constante de equilibrio para la reacción a una temperatura dada. Ésta es una expresión matemática de la ley de acción de masas que establece: para una reacción reversible

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