Universidad Marítima Internacional de Panamá Facultad de Ciencias Náuticas Lic. en Ing. De Ciencias Náuticas en Maquinaria Naval Química II Profesor: Damian Crespo Cinética Química Por: Watson, Sharon, 8-939-1245 La termodinámica nos arroja dos datos sobre la información sobre los procesos químicos, estos son: 1. La variación de energía que se absorbe o se desprende en una reacción química. 2. Conocer si la reacción química será espontánea o no, dependiendo las condiciones. Sin embargo, no nos da información sobre la velocidad con la que ocurre el proceso químico. No obstante, nos permite manipular las condiciones en las que tendrá lugar una reacción química para acelerarla o frenarla. Ahora para el estudio de la velocidad de los procesos químicos y sus factores (internos y externos), se encarga la “Cinética Química”. Esta es meramente experimental y su finalidad es encontrar, mediante expresiones matemáticas, la relación de la velocidad de la reacción química con los diferentes factores de los que depende: la concentración de los reactivos y la temperatura. • Velocidad de una reacción química: Es la variación del número de moles “n” (o concentración “[ ]”) de una sustancia, que intervenga en la reacción, con respecto al tiempo. Se expresa de la siguiente forma: Pero, hay que tomar en cuenta dos aspectos: 1. Si la sustancia es un reactivo, su cantidad de moles (o concentración) disminuirá con el tiempo al ir transformándose en productos. 2. Si el coeficiente del ajuste de la reacción es alto, es decir, si es un reactivo, desaparecerá muy rápidamente y, si se trata de un producto, se formará con mayor velocidad. La velocidad de una reacción (v), es una magnitud positiva que nos permite determinar la variación que experimenta cualquier reactivo o producto con respecto al tiempo. Siendo así como se define la velocidad, su unidad será Molaridad/seg, es decir, mol.L-1•s-1. Ahora bien, si queremos determinar las velocidades instantáneas, debemos derivar, quedando de la siguiente manera: La velocidad de una reacción en un instante viene dada, por la derivada de la concentración de una sustancia que intervenga en la reacción con respecto al tiempo. Concluyendo de la siguiente manera: • • Para un reactivo, la velocidad disminuye con el tiempo, porque la velocidad es máxima en el instante inicial, cuando la concentración de reactivos es mayor. Para un producto, su concentración es nula inicialmente y va aumentando con el tiempo. Se podría decir que, la velocidad depende de las concentraciones de los reactivos, y a medidas que estos se van consumiendo, la velocidad de reacción disminuye. Gráficamente se expresa de la siguiente forma: Ahora, debemos destacar que en la mayoría de las reacciones, los reactivos no se agotan nunca. La velocidad con la que los reactivos desaparecen para formar productos, es la misma con la que los productos reaccionan entre sí para formar de nuevo los reactivos (por eso no se agotan). • Ecuación cinemática de una reacción química: Órdenes de reacción: Esta es una expresión matemática que relaciona la velocidad de reacción con las concentraciones de las sustancias que intervienen en el proceso, es de la siguiente forma: donde “k” es una constante de velocidad, que depende fundamentalmente de la temperatura, y aparecen las concentraciones molares de los reactivos elevados a unos exponentes positivos (a, B,...) que reciben el nombre de “órdenes parciales de la reacción”. Estas ecuaciones sólo pueden determinarse experimentalmente. Las órdenes parciales de reacción indican la dependencia de la velocidad respecto a la concentración de cada uno de los reactivos. A la suma de todos ellos se le llama “orden total de la reacción”. Un ejemplo sería: Las unidades de la constante de velocidad dependen del orden toral de la reacción, utilizando el ejemplo anterior, quedarían de la siguiente manera: • Ecuación integrada de la velocidad: Mediante la integración de la ecuación de velocidad de equis reacción, podremos saber cómo varía la concentración de una sustancia con respecto al tiempo. Utilizando como ejemplo, el anteriormente mencionado, sería de la siguiente forma:
