S03.S1-Material

CINÉTICA QUÍMICA
Unidad 2 – Semana 2
Docente : MSc. Melissa Vallejos Hernández
Logro de Aprendizaje
Al finalizar la sesión el estudiante resuelve problemas de
reacciones de primer orden, considerando las variables
tiempo y concentración.
CONTENIDO
 Velocidad de una reacción
 Teoría de colisiones.
 Factores que afectan la velocidad de una
reacción.
 Ley de la Velocidad.
 Reacción de Primer Orden y Tiempo de vida
media para una reacción de primer orden.
 Micro Taller 2.
¿QUÉ OCURRIÓ AL TRANSCURRIR EL TIEMPO?
CASO 2
CASO 1:
Manzana
en jugo
de limón
CASO 2
CASO 1
CASO 1
CASO 2
CASO 2
CASO 1
CASO 1
CASO 2:
Manzana
sin jugo
de limón
Velocidad de Reacción
Concepto
La cinética química se encarga de estudiar la
velocidad de una reacción química. Se hace
necesario su estudio para el diseño de
equipos, el control y el procesamiento de
productos.
Por ejemplo en la elaboración de un
producto se busca la obtención de la mayor
masa posible en el menor tiempo.
Teorías de las Reacciones Químicas
•Hacia 1920 se propone la primera teoría de
cómo ocurre una reacción química: Teoría
de las colisiones
•Hacia 1935 se amplía la teoría anterior con
la Teoría del complejo activado o del
estado de transición.
Teoría de las Colisiones
Las reacciones químicas se producen por los choques
eficaces entre las moléculas de reactivos
Veamos la reacción de formación del HI a partir de I2 e H2:
I
I
H
H
I
I
H
H
Choque
I
I
I2 + H 2
HI + HI
I
H
H
H
I
I
I
I2
H
H
H2
Para que el choque de partículas sea eficaz se deben cumplir dos condiciones:
- Que las partículas tengan la energía cinética suficiente
- Que colisionen en la debida orientación
Teoría del Complejo Activado
• Las moléculas de los reactivos se aproximan dando lugar
a un estado intermedio, de transición, de alto contenido
energético: Complejo Activado.
• Para que se forme dicho complejo activado los reactivos
han de absorber una energía: Energía de activación.
I
I
I
I2 +
H
H
H2
I
I
H
H
H
Complejo activado
I
H
2 HI
• El complejo activado progresará hacia productos o
volverá a regenerar los reactivos.
Teoría del Complejo Activado. Diagramas energéticos
Complejo
activado
Complejo
activado
Energía
de activación
Energía
de activación
Productos
Reactivos
H>0
H<0
Reactivos
Productos
Transcurso de la reacción
Reacción exotérmica
Transcurso de la reacción
Reacción endotérmica
Velocidad de Reacción
En un intervalo de tiempo:
aAbB  g G  hH
v
ΔB 1 ΔG 1 Δ H
1 ΔA
1




a t
b t
g t
h t
Ejemplo:
Expresar la velocidad de la siguiente reacción
química en función de la concentración de cada
una de las especies implicadas en la reacción:
4 NH3 (g) + 3 O2 (g)  2 N2 (g) + 6 H2O (g)
d[NH3]
d[O2]
d[N2]
d[H2O]
V = – ——— = – ——— = + ——— = + ———
4 · dt
3 · dt
2 · dt
6 · dt
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Ecuación de Velocidad
• La ecuación de velocidad es una expresión matemática que relaciona
la velocidad instantánea de una reacción en un momento
determinado con las concentraciones de los reactivos presentes en
ese momento.
Para una reacción del tipo 1er Orden: aA  cC + dD
v = k [A]
Donde: [A] concentración molar de un reactivo en un instante dado
 son exponentes calculados de forma experimental (Orden 1=1)
k es la constante de velocidad
v es la velocidad instantánea de la reacción
Ecuaciones Concentración – Tiempo.
Reacciones de Primer Orden
v  k A
A productos
ln A  ln A0  k t
• El gráfico logaritmo natural de
concentración - tiempo es una
recta de pendiente negativa.
• el valor absoluto
pendiente es k.
de
la
ln A
ln A0
tan   k
t
Practiquemos…
Practiquemos…
Practiquemos…
Practiquemos…
Practiquemos…
La reacción A → B es de primer orden y k es 3,30 ×10-5 s -1. Si
la concentración inicial de
A es 0.400 mol/L y la
concentración inicial de B es cero, calcular:
(a) La concentración molar de A y B al cabo de 200 min;
(b) El tiempo que demoraría en descomponerse el 65% de A.
Muchas Gracias
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