O 2 + O

Tema 6
Cinética de las reacciones
químicas
Tema 6.-Cinética de las reacciones
químicas
• 6.1.-Cinética formal: repaso de definiciones básicas
• 6.2.-Reacciones complejas: reversibles, consecutivas y
paralelas
• 6.-3.-Reacciones en cadena lineal y ramificada.
Introducción a la fotoquímica
• 6.4.-Variación de la constante de velocidad con la
temperatura. Relación del factor de frecuencias con la
TCG.
• 6.5.-Métodos instrumentales de medida de las
velocidades de reacción
• 6.6.-Introducción a la Cinética Molecular
• 6.7.-Catálisis homogénea y heterogénea
6.1.-Cinética formal: repaso de definiciones
básicas
• Ecuaciones diferenciales de velocidad.
• Ordenes de reacción parcial y total.
• Constante de velocidad de una reacción
química. Tiempo de vida medio
• Ecuaciones integradas de velocidad
• Mecanismos de reacción. Una reacción no
simple: formación de HBr
Ejemplos de reacciones químicas y órdenes
experimentales de reacción
• Reacción
• Orden
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Hidrólisis de la sacarosa
Dimerización de la 2-proflavina
Hb·3 O2 + O2 Hb·4 O2
H2 + I2 2 HI
H2 + Br2 2 HBr
CH3CHO
CH4 +CO
CH3CH2OH
enzimas hepáticas
CH3CHO
1
2
2 (global)
2
Compleja
3/2
• 0
Mecanismos de reacción. Una reacción no
simple: formación de HBr
• H2 + Br2
2 HBr
• La ley experimental es:
(1)
Mecanismos de reacción. Una reacción no
simple: formación de HBr
Mecanismos de reacción. Una reacción no
simple: formación de HBr
Centramos nuestra atención en los
radicales formados:
La parte entre llaves es 0 según la ecuación anterior con lo que:
Y, por tanto:
O bien:
Mecanismos de reacción. Una reacción
no simple: formación de HBr
Recombinando ambas ecuaciones se obtiene que:
que coincide con la ecuación empírica de velocidad
sin mas que hacer las identificaciones:
6.2.-Reacciones complejas: reversibles,
consecutivas y paralelas
6.2.1.-Reacciones reversibles de primer orden
en ambos sentidos de la reacción.
6.2.1.-Reacciones reversibles de primer orden
en ambos sentidos de la reacción.
6.2.2.-Reacciones paralelas:
control cinético del rendimiento de una reacción
6.2.3.-Reacciones consecutivas. Período de inducción e hipótesis
del estado estacionario.
6.2.3.-Reacciones consecutivas. Período de inducción
e hipótesis del estado estacionario.
6.2.3.-Reacciones consecutivas. Período de inducción e hipótesis
del estado estacionario.
6.2.3.-Reacciones consecutivas. Período de inducción
e hipótesis del estado estacionario.
Una combinación de reacciones
reversibles y consecutivas
• Reacción de descomposición del
ozono en la alta atmósfera
• O3 O2 + O
• O2+ O O3
• O3+ O
2 O2
6.-3.-Reacciones en cadena lineal y ramificada.
Introducción a la fotoquímica
• 6.3.1.-Reacciones en cadena lineal
• Ejemplos:
• Reacción de formación del HBr
• Reacciones de polimerización por radicales
libres
6.3.2.-Reacciones en cadena ramificada
• Imposibilidad de aplicar la hipótesis del
estado estacionario
• Teoría de Semionov
• Explosiones térmicas y explosiones
isotermas
6.3.3.-Introducción a la fotoquímica
• Definición del campo de la Fotoquímica y
de la Radioquímica
• Rendimiento cuántico de una reacción.
Leyes básicas de la fotoquímica
• Ejemplos de algunas reacciones
fotoquímicas
• Posibles caminos reactivos y no reactivos
de una molécula excitada.
Algunos rendimientos cuánticos
representativos
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NH3 N2 +H2
=0.2
2HCl
=105
H2+ Cl2
H2O+ CO2
=10-1
(CH2O)x +O2
Rhodopsina
retinal+opsina =1
(en los ojos de los mamíferos)
• Hemoglobina·CO
• Hemoglobina·O2
Hemoglobina + CO
Hemoglobina + O2
=1
=10-2
6.4.-Variación de la constante de velocidad con
la temperatura. Relación del factor de
frecuencias con la TCG.
• Ley de Arrhenius: Energía de activación y factor de
frecuencia.
• La ley de Arrhenius y la TCG.
• Ley de Arrhenius y fenómenos de transporte:
reacciones controladas por difusión.
6.5.-Métodos instrumentales de medida de las
velocidades de reacción
• Fundamento de los métodos de relajación
• Métodos espectroscópicos:
Espectroscopía de absorción y de
emisión. Fundamento de los métodos de
fluorescencia.
• Espectroscopias de resonancia
• Espectroscopía de femtosegundo
6.6.-Introducción a la Cinética Molecular
• Descripción cuántica de una reacción
simple: H + H2 H2 + H
• Naturaleza del estado de transición.
Tratamiento termodinámico del estado de
transición.
• Concepto de sección eficaz
• Métodos experimentales en Cinética
Molecular
6.7.-Catálisis homogénea y heterogénea
• Fundamento del fenómeno de la catálisis
• Catálisis y energía libre
• Catálisis homogénea. Reacciones lineales
de energías libres
• Catálisis heterogénea. Pasos en una
catálisis heterogénea. Centros activos en
una superficie
¿Qué debo saber ahora?
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Escribir la ecuación de velocidad diferencial en una reacción,
conocido el mecanismo de reacción
Conocer la expresión integrada de velocidad en los casos mas
sencillos
Conocer los principales tipos de reacciones complejas.
Entender la hipótesis del estado estacionario
Entender los principales mecanismos de reacción mediante radicales
libres.
Conocer el alcance de la fotoquímica y el concepto de rendimiento
cuántico de una reacción.
Conocer los principales métodos experimentales para estudiar reacciones
rápidas
Entender la base molecular de la ley de Arrhenius
Comprender los resultados esenciales en la teoría del estado de
transición
Distinguir entre los diferentes tipos de catálisis y comprender su base
termodinámica