Cinetica quimica

A medida que la reacción avanza, al Swipe to vlew next page ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la probabilidad de COIlSlón y con ella la rapidez de la reacción. La medida de la rapidez de reacción implica la medida de la concentraclón de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la rapidez de una reacción ecesitamos 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). La ley de la rapidez de formación es la siguiente: VR es la rapidez de la reacción, ( — OCA) la disminución de la concentración del reactivo A en el tiempo at. 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 esaparición del reactivo.

De este modo, la ley de la rapidez se puede escribir de la siguiente forma: Velocidad de reacción: Tiempo vis Concentración Molar Para cada reacción se puede formular una ecuación, la cual describe cuantas partículas del reactivo reaccionan entre ellas, para formar una cantidad de part[culas del producto. Para una reacción de la forma: Esto significa, que dos partículas A colisionan con una partícula g, una partícula C y una particula D para formar el producto E. Sin embargo, la probabilidad de que cinco partículas colisionen al mismo tiempo y con energía suficiente, es escasa.

Más probable que cinco partículas colisionen al mismo tiempo y con energía suficiente, es escasa. Más probable es que dos o tres partículas colisionen y formen un producto intermedio, este producto intermedio colisiona con las demás partículas y forma otros productos intermedios hasta formar el producto E, aquí un ejemplo: La descomposición de la reacción principal en llamadas reacciones elementales y el análisis de estas nos muestra exactamente como ocurre esta reacción.

Por medio de métodos experimentales o por premisas se puede determinar la dependencia de la rapidez de las reacciones lementales con las concentraciones de los componentes A 3, C 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 s también segundo, pues no hay otros reactivos. Suponiendo que la rapidez de reacción de la segunda reacción elemental tenga una dependencia lineal con la concentración del reactivo A2, lineal con la concentración del reactivo By ninguna dependencia con C.

Entonces es la reacción de primer orden en relación a A2, de primer orden en relacion a con C. Entonces es la reacción de primer orden en relación a A2, de primer orden en relación a By de cero orden en relación al componente C. El orden total es segundo. Suponiendo que la rapidez de reacción de la tercera reacción lemental tenga una dependencia lineal con la concentración de A2BC, pero ninguna con la concentración de D, entonces es la reacción de primer orden en relación a A2BC y de orden cero en relación a D.

El orden total de la reacción es primero. Para una reacción hipotética de la forma: la rapidez de reacción se define como: (Las concentraciones de reactivos están elevadas a su correspondiente coeficiente cinético sólo en el caso en el que la reacción sea elemental). Donde los corchetes denotan la concentración de cada una de las especies; «r» denota la rapidez e reacción y «k» es la constante de rapidez.

La rapidez de las reacciones qu[micas abarca escalas de tiempo muy amplias. Por ejemplo, una explosión puede ocurrir en menos de un segundo; la cocción de un alimento puede tardar minutos u horas. Factores que afectan a la velocidad 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. Temperatura Por norma general, la rapidez de reacción aumenta con la temperatura porque al aumentarla incrementa la energía cinética de las 40F reacción aumenta con la temperatura porque al aumentarla incrementa la energ(a cinética de las moléculas. 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 = InA — (Ea / / T2 1 / TI) esta ecuación linealizada es muy útil y puede ser descrito a través de la Ecuación e 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 el logaritmo neperiano de la constante de rapidez es inversamente proporcional a la temperatura, como sigue: In(kl / k2) la hora de calcular la energía de activación experimentalmente, ya que la pendiente de la recta obtenida al graficar la mencionada ley es: -EA/R, haciendo un simple despeje se obtiene fácilmente esta energía de activación, tomando en cuenta que el valor de la constante universal de los gases es 1. 87cal/K mol.

Para un buen número de reacciones químicas la rapidez se duplica aproximadamente cada diez grados centígrados Estado Físico de los Reactivos Si en una reacción interactúan reactivos en distintas fases, su área de contacto es menor y su rapidez también es menor. En cambio, si el área de contacto es mayor, la rapidez es mayor. Al encontrarse los reactivos en distintas fases aparecen nuevos factores cinéticos a analizar. La parte de la reacción química, es decir, hay que estudiar la rapidez de trans s OF cinéticos a analizar. La parte de la reacción química, es decir, hay ue estudiar la rapidez de transporte, pues en la mayor(a de los casos estas son mucho más lentas que la rapidez intrínseca de la reacción y son las etapas de transporte las que determinan la cinética del proceso.

No cabe duda de que un mayor área de contacto reduce la resistencia al transporte, pero también son muy importantes la difusividad del reactivo en el medio, y su solubilidad, dado que esta es el límite de la concentración del reactivo, y viene determinada por el equilibrio entre las fases. Presencia de un catalizador Los catalizadores aumentan o disminuyen la rapidez de una reacclón sin transformarse. Suelen empeorar la selectividad del proceso, aumentando la obtención de productos no deseados. La forma de acción de los mismos es modificando el mecanismo de reacción, empleando pasos elementales con mayor o menor energía de activación.

Existen catalizadores homogéneos, que se encuentran en la misma fase que los reactivos (por ejemplo, el hierro III en la descomposición del peróxido de hidrógeno) y catalizadores heterogéneos, que se encuentran en distinta fase (por ejemplo la malla de platino en las reacclones de hidrogenación). Los catalizadores también pueden retardar reacciones, no solo celerarlas, en este caso se suelen conocer como retardantes o inhibidores, los cuales impiden la producción. Concentración de los reactivos La mayoría de las reacciones son más rápidas en presencia de un catalizador y cuanto más concentrados se encuentren los más rápidas en presencia de un catalizador y cuanto más concentrados se encuentren los reactivos, mayor frecuencia de colisión.

La obtención de una ecuaclón que pueda emplearse para predecir la dependencia de la rapidez de reacción con las concentraciones de reactivos es uno de los objetivos básicos de la cinética química. Esa ecuación, que es determinada de forma empírica, recibe el nombre de ecuación de rapidez. De este modo si consideramos de nuevo la reacción hipotética la rapidez de reacción «r» puede expresarse como Los términos entre corchetes son las molaridades de los reactivos y los exponentes m y n son coeficientes que, salvo en el caso de una etapa elemental no tienen por que estar relaclonados con el coeficiente estequiométrico de cada uno de los reactivos.

Los valores de estos exponentes se conocen como orden de reacción Hay casos en que la rapidez de reacción no es función de la oncentración, en estos casos la cinética de la reacción está condicionada por otros factores del sistema como por ejemplo la radiación solar, o la superficie específica disponible en una reacción gas-sólido cataltica, donde el exceso de reactivo gas hace que siempre estén ocupados todos los centros activos del catallzador. La temperatura: es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frio. por lo general, un objeto más «caliente» que otro puede considerarse que tiene una temperatura mayor, y si es frio, se considera que tiene una temperatura menor. En física, se define como una magnitud scalar relacionada con la energía i temperatura menor. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energ(a interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.

Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía sensible», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido trasnacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía sensible de un sistema, se observa que éste se ncuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor. En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también). Dicho lo anterior, se puede definir la temperatura como la cuantificación de la actividad molecular de la materia.

El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura a pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente. Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (sólido, líquido, gaseoso, plasma), su volumen, la solubilidad, la presión de vapor, su color o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los la solubilidad, la presión de vapor, su color o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los factores que Influyen en la elocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas.

La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor «cero kelvin» (O K) al «cero absoluto», y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es comun. La escala más extendida es la escala Celsius (antes llamada centígrada); y, en mucha menor medida, y prácticamente sólo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit.

También se usa a veces la escala Rankine (OR) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamaño de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada únicamente en Estados Unidos, y sólo en algunos campos de la ingeniería El calor: es la transferencia de energ(a entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico. La energía puede ser transferida por diferentes mecan cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. La energía que puede intercambiar un cuerpo con su entorno epende del tipo de transformación que se efectúe sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino. Los cuerpos no tienen calor, sino energía interna. El calor es parte de dicha energía interna (energía calorífica) transferida de un sistema a otro, lo que sucede con la condición de que estén a diferente temperatura. Como parte de una introducción a la transferencia de calor ponemos el clásico ejemplo donde gracias a la experiencia sabemos que una bebida enlatada fría dejada en una habitación se entibia y una bebida enlatada tibia que se deja en un refrigerador se enfría.

Todo esto gracias a la transferencia de nergía del medio caliente hacia el frío. Esta transferencia de energía siempre se produce del medio que tiene la temperatura más elevada hacia el de temperatura más baja y esa transferencia se detiene cuando ambos alcanzan la misma temperatura. La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es la forma de la energía que se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura. Diferencia de temperatura y calor La temperatura es una propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o ausencia de calor, sin embargo su s 4