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Cinemática Química teoría

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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:
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