Cinética 4 - Mediateca

1
Colegio de los SSCC
Padres Franceses
Nombre:_______________________
Curso:________________
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
2
CINETICA QUÍMICA
VELOCIDAD DE REACCIÓN
Es el área de estudio que se ocupa de la velocidad de reacción y de los factores que
determinan esa velocidad, recibe el nombre de cinética química. La palabra "cinética" nos
sugiere movimiento la idea de que las partículas de reactantes se mueven y chocan entre sí,
siendo capaces de rompe enlaces y así dar curso a la reacción química.
Las reacciones necesitan de una cantidad mínima de energía para iniciarse, llamada
energía de activación. Por ejemplo, un fósforo no se enciende hasta frotarlo y el carbón no
arde hasta que le aplicamos un fósforo encendido. El calor liberado por el fósforo inicia la
reacción entre el oxígeno del aire y el carbón. Como resultado de la reacción se desprende
energía que se usa para continuar el proceso de combustión del carbón.
TEORÍA DE LAS COLISIONES
Para que ocurra una reacción química , los átomos que conforman las moléculas ,
deben chocar entre si con la orientación correcta y la energía suficiente para romper
enlaces
Aplicando la teoría de las colisiones, la velocidad de reacción depende de la
frecuencia de los choques entre las partículas de los reactantes. Por lo tanto, cuando la
concentración se incrementa, y
al haber más choques, una
mayor cantidad de ellos serán
efectivos, es decir, aumentará la
velocidad de reacción y, por lo
tanto, el proceso ocurrirá en
menos tiempo.
Aún cuando los choques sean
efectivos,
no
todas
las
reacciones se producen con la
misma
velocidad.
Algunas
ocurren en forma inmediata y
otras demoran mucho tiempo en
producirse
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
3
ENERGÍA DE ACTIVACIÓN:
Es la mínima cantidad de energía para
que una reacción ocurra, sólo si esta se
alcanza, la reacción procede.
Todo cambio (factor) que provocamos
sobre la reacción y que favorece el que los
reactantes alcancen la energía de
activación, afectará la velocidad de dicha
reacción.
Si la colisión entre las partículas de reactante, con la orientación adecuada, posee
una energía mayor que la energía de activación la reacción puede llevarse a cabo. Si su
energía es menor que la de activación, las partículas chocarán pero no sufrirán ningún
cambio.
Los factores que afectan la velocidad de reacción son: la concentración de los
reactantes, la temperatura a la que ocurre la reacción, el estado de división de los
reactantes, la presión en sistemas gaseosos y la presencia de catalizadores. Alterando
uno o varios de estos factores es posible o, conseguir que la reacción se detenga, o por el
contrario que se desarrolle con una mayor rapidez.
1.- Factor concentración. Es fácil comprender que mientras mayor sea el número de
partículas de reactantes (concentración), mayor será el número de colisiones y, por e lo
tanto, mayor será la velocidad de reacción. Es decir, el proceso ocurrirá en menos tiempo.
Por ejemplo :Al abanicar el fuego estamos aumentando la concentración de oxígeno en el
lugar de la combustión y, por lo tanto, aumenta la velocidad de reacción (de combustión) y
el fuego se aviva más.
2.- Factor temperatura: Al aumentar la temperatura de una sustancia, aumenta su
agitación térmica; esto es, se incrementa la energía cinética media de sus partículas.
Por lo tanto, será mayor ,el número de partículas que chocan y que tienen la energía suficiente como para que la colisión sea efectiva. En consecuencia, al aumentar la
temperatura, aumenta la velocidad de reacción, ya que las colisiones entre las partículas
serán más frecuentes y más eficaces.
Se ha observado experimentalmente que la velocidad en las reacciones químicas
aumenta con la temperatura: por cada 10°C de aumento de temperatura, se duplica la
velocidad. Es decir ,la medida en que la temperatura es mayor ,las reacciones se aceleran.
3.- Factor estado de división. La velocidad de reacción será tanto mayor cuanto más
divididos se encuentren los reactantes, en el caso de reactivos sólidos. Según la teoría de las
colisiones, una mayor superficie de contacto, como la que tiene un sólido finamente
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
4
dividido, posibilita que haya más partículas que puedan colisionar y por lo tanto la reacción
ocurre en menor intervalo de tiempo.
Agitación
La agitación es una variante del punto anterior, lo que se logra agitando las sustancias
reaccionantes, es mezclar íntimamente los reactivo aumentando la superficie de contacto
entre ellos.
Factor presión. En el caso de que los reactantes sean gases, si se disminuye el
volumen o se aumenta la presión del recipiente que contiene las sustancias reaccionantes,
las partículas "están obligadas" a estar más cerca unas de otras, por lo que chocarán más,
aumentando la velocidad de reacción.
En la figura anterior se observa, que aumentando la presión las moléculas de las sustancias
reaccionantes se aproximan entre sí, acrecentando la posibilidad de choque entre sus moléculas, y
por consiguiente se acelera la reacción.
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
5
Factor catalizador. Algunas reacciones ocurren muy lentamente. La velocidad de
tales reacciones puede incrementarse gracias a la adición de catalizadores, unas sustancias
que no son, ni los reactantes, ni los productos.
Un catalizador es una sustancia que, aun en cantidades muy pequeñas, tiene la
propiedad de acelerar una reacción, actuando activamente en el proceso pero, sin
consumirse en ella.
La acción de un catalizador se limita a bajar la barrera de la energía de activación
de las partículas reaccionantes. Al necesitar menor energía de activación, por la presencia
de un catalizador, un mayor número de partículas alcanza la energía suficiente para chocar
eficazmente romper sus enlaces y así formar productos.
Las enzimas son un ejemplo de catalizadores biológicos. Producidas por los
organismos vivos, aceleran las reacciones que serían muy lentas a la temperatura del
cuerpo.
El concepto de velocidad de reacción
Se define la velocidad v de una reacción, como la cantidad de reactivo que se consume, o la de
producto que se forma, por unidad de volumen en la unidad de tiempo.
Dado que la cantidad de sustancia por unidad de volumen en una disolución, se denomina
concentración, y teniendo en cuenta que, por lo general, tanto los reactivos como los productos se
hallan en disolución, ya sea líquida, sólida o gaseosa, la velocidad de reacción representa la
variación de concentración de una cualquiera de las sustancias que intervienen en la reacción por
unidad de tiempo.
Para una reacción del tipo:
A+BC+D
donde A y B representan los reactivos y C y D los productos, la velocidad se puede expresar,
recurriendo a la notación de incrementos, en la forma:
y se mide en mol/l · s.
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
6
que varía algo, la anterior expresión indica que v es, en efecto, la rapidez con la que varía
(aumenta) la concentración ([ ]) del producto C con el tiempo. Junto con la anterior, son
expresiones equivalentes de la velocidad:
dado que, si la masa se mantiene constante, la velocidad con la que aparecen los productos tiene
que ser igual a la velocidad con la que desaparecen los reactivos. El signo negativo se introduce
para compensar el que corresponde a la disminución de la concentración de los reactivos; de este
modo, el valor de la velocidad resulta igual y positivo cualquiera que sea la sustancia A, B, C o D
elegida.
Para una reacción como la de síntesis del yoduro de hidrógeno:
H2 + I2  2Hl
por cada mol de hidrógeno molecular H2 que se consume, se producen dos moles de yoduro de
hidrógeno Hl; como ambos procesos se dan al mismo tiempo, la velocidad de aparición del
producto es, en este caso, el doble de la de desaparición de uno cualquiera de los reactivos. La
velocidad de reacción ha de ser única y viene dada por cualquiera de las ecuaciones siguientes:
Para una reacción más general, del tipo:
aA + bB  cC + dD
el resultado anterior puede expresarse en la forma:
Experimentalmente se ha observado que hay una relación proporcional entre la velocidad y la
concentración de los reactivos. Para la reacción
aA
bB, la velocidad se expresa:
v(A)
La proporcionalidad se representa como una igualdad, incorporando una constante llamada
constante de velocidad K
V = K (A)a
La determinación de la velocidad de reacción
En general, la velocidad de una reacción varía con el tiempo, pues al principio la concentración de
los reactivos es elevada, pero a medida que la reacción progresa, dicha concentración disminuye y
con ella la velocidad del proceso.
La determinación experimental de la velocidad de reacción en un momento dado, puede hacerse a
partir de la gráfica que representa la variación con el tiempo de la concentración de una cualquiera
de las sustancias que intervienen. El cálculo de la pendiente permite estimar la velocidad. La tabla
adjunta muestra los resultados obtenidos para la reacción de descomposición: 2HI  I2 + H2 al
medir la concentración de Hl a intervalos sucesivos de tiempo de 10 minutos cada uno, mediante la
toma de muestras de la mezcla gaseosa y su posterior análisis químico.
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
7
La representación gráfica de los pares de valores tiempo-concentración indica que la curva es
decreciente, lo que significa que la concentración de reactivo disminuye con el tiempo. La
velocidad de reacción en el último intervalo de tiempo, por ejemplo, vendrá dada por:
es decir,
v = 0,83 · 10-5 mol/l · min
EJERCICIOS:
1.- Escribe la expresión de la velocidad (v) para las siguientes reacciones en función
de la desaparición de los reactivos y de la aparición de los productos.
a) I-(AC)
+
OCl-(AC)
b) 3 O 2(G)
c) 4NH3(G)
Cl2 O 3(G)
+
5 O2(G)
d) CH4(G) + 2 O2(G)
4NO(G) + 6H2O(G)
CO2(G) + H2O(G)
2.-El gráfico muestra la producción de hidrógeno respecto al tiempo para la reacción:
Mg + 2HCl
MgCl2 + H2
Analiza el gráfico y responde
¿Cuál es la reacción más rápida: con ácido
clorhídrico 1M o 0,5 M?. Explica tu respuesta
aplicando la teoría de las colisiones.
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
8
3.- Calcula la velocidad de formación del gas hidrógeno , durante los 10 y 20 segundos (se
utilizará el volumen de hidrógeno producido, expresado en cc, en el tiempo , a cambio de la
unidad de concentración.
Tiempo (s)
10
20
30
40
50
60
Volumen(cc) 15
30
45
50
60
68
R: v= 1,5cc/s
4.- Calcula la velocidad de formación de H2 durante los siguientes intervalos:
a.- 30 a 40 seg
b.- 50 a 60 seg
R:a) 0,5cc/s
b) 1,25cc/s
5.- Plantea la expresión de velocidad para la reacción
A + B
AB
6.- Calcula la velocidad de disminución de AB en
AB
A + B
En los intervalos
a) 0 a 1 hora
b) 2 a 3 horas
c) 4 a 5 horas
Tiempo
0
1
2
(horas
0,8
0,6
0,45
(AB)
moles/litro
3
4
5
0,35
0,25
0,20
R:a) 0,2 moles/litro
b) 0,1 moles/litro
c) 0,05 moles/litro
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
9
LEY DE VELOCIDAD
Expresa la relación de la velocidad de una reacción con la constante de velocidad y la
concentración de los reactantes elevados alguna potencia.
aA + bB
cC + dD
La ley de velocidad tiene la forma:
V= K (A)x(B)y
Ley de velocidad
x e y no son los coeficientes estequiométricos; x e y son las relaciones entre las
concentraciones de los reactantes A y B y la velocidad de la reacción.
Al sumarlos se obtiene el orden total de la reacción, que se define como la suma
de los exponentes a los que se elevan todas las concentraciones de reactivos que aparecen
en la ley de velocidad .
K es la constante de proporcionalidad
X es el orden parcial de la reacción respecto al reactante A
Y es el orden parcial de la reacción respecto al reactante B
Los órdenes parciales x e y se determinan experimentalmente y no tienen que ser
necesariamente los coeficientes estequiométricos de A y B y tampoco tienen que ser
números enteros ; pueden ser fraccionarios e incluso 0.
Una reacción es de orden 0 cuando la velocidad no depende de la concentración de los
reactantes
Sólo en las reacciones elementales los órdenes de reacción coinciden con los
coeficientes estequiométricos
Por ejemplo:
I2(G) + H2(G)
2HI(G)
La ley de velocidad es: v=K (I2)(H2)
Esta reacción es de segundo orden, ya que es de primer orden respecto del I2 (x=1) y
de primer orden respecto de H2(y=1), x+y=2
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
10
Determinación del orden de reacción a partir de datos experimentales
1.-A partir de la tabla de datos experimentales determina el orden de reacción para :
F2(g) + 2ClO2(g)
(F2) (M)
(ClO2) (M)
1.- 0,1
0,01
2.- 0,1
0,04
3.- 0,2
0,01
2FClO2(g)
velocidad inicial (M/s)
1,3x10-3
4,8x10-3
2,4x10-3
La ley de velocidad estaría dada por la siguiente expresión:
V= K (F2)x (ClO2)y
A partir de la tabla podemos decir que si la (F2) se duplica (datos 1 y 3), mientras
(ClO2)se mantiene constante, vemos que la velocidad aproximadamente se duplica.
Si la (ClO2)se cuadruplica mientras (F2)se mantiene constante (datos 1 y 2),
vemos que la velocidad también se cuadruplica.
Esto significa que la velocidad de la reacción es directamente proporcional a las
concentraciones de (ClO2) y de (F2); o sea la reacción es de primer orden respeccto del F
y de primer orden respecto del ClO2. x=y=1. x + y = 2
2.-Escribe la
velocidad
(NO) (M)
1.- 5X10-3
2.- 10X10-3
3.- 10X10-3
ecuación equilibrada , determina la ley de velocidad y calcula la K de
(H2) (M)
2X10-3
2X10-3
4X10-3
velocidad inicial (M/s)
1,3x10-5
5,0x10-5
10x10-5
3.- Para la reacción
S2O8-2(AC) +
( S2O8-2)
(M)
1.- 0,080
2.- 0,080
3.- 0,16
3I-(AC)
2SO4-2(AC) +
( I) (M)
velocidad inicial (M/s)
0,034
0,017
0,017
2,2x10-4
1,1x10-4
2,2x10-4
I3-(AC)
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
11
4.- La reacción de oxidación del ion Fe+2 con el oxigeno gaseoso, está representada
según :
Fe+2 + O2(G)
PRODUCTOS
Su expresión de la ley de velocidad es:
V= K(Fe+2)2 (O2)
Indica:
a) el orden parcial para Fe+2 y O2
b) el orden total de la reacción
5.- Calcula la velocidad de la reacción A + B
C , si sabes que a 25ºC K=5, las
concentraciones de A, B y C son respectivamente 0,1M; 0,2M y 0,01 M y los órdenes
parciales respecto a las concentraciones de A y B son 2 y 1 , respectivamente.¿Cuál es el
orden total de la reacción?
Respuestas
2.-
2NO + 2H2
N2 + 2H2O
V= K (NO)2(H2)
K= 2,5X102
3.- V= k( S2O8-2) ( I)
K= 8,1X10-2
4.- orden parcia Fe+2= 2; O2= 1
b) orden 3
5.- V= 0,01M/s
Orden 3
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
12
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL ORDEN DE REACCIÓN
1.- ORDEN 0 : la velocidad no depende de la
concentración de los reactantes, la velocidad de
reacción es constante
ORDEN CERO
2.- ORDEN1: Cuando el orden de reacción es 1 ,
la velocidad aumenta linealmente con la
concentración del reactante. La velocidad es
directamente proporcional a la concentración del
reactante.
3.- ORDEN 2: La velocidad crece
exponencialmente
ORDEN 1
ORDEN 2
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
13
Sugerencia de actividades prácticas
Laboratorio1 : Midiendo la velocidad de una reacción entre un metal y un
ácido:
Materiales:
- embudo de decantación o bureta
- tapón di horadado
- jeringa grande
- matraz erlenmeyer
Reactivos:
- cinta de magnesio
- HCl 1 M o 0,5M
Procedimiento:
Su profesor(a) les
facilitará
a
algunos
grupos una disolución de
ácido
clorhídrico
de
concentración 1 molar (1
M) y a otros, una
disolución 0,5 M. Les
entregará también una
determinada masa de
magnesio .
En una probeta,
midan 50 mide la
disolución
de
HCI
entregada y vacíenla en
un
embudo
de
decantación o bureta,
manteniendo la llave
cerrada.
Precaución: los ácidos son sustancias corrosivas.¡Manipúlalos con extremo cuidado!
- Echen la cantidad de metal asignada dentro de un matraz y preparen el montaje que
muestra la ilustración.
- Abran la llave del embudo de decantación o bureta con cuidado para controlar un
goteo constante de ácido sobre el metal.
- La reacción se iniciará en forma inmediata.
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
14
-
Al mismo tiempo de iniciada la reacción, preparen un cronómetro y anoten el
volumen de gas recogido en la jeringa a intervalos de 15 segundos durante 2
minutos.
- Completen una tabla con el tiempo (en segundos) y el volumen de gas recogido (en
mL).
- Deberán hacer 12 mediciones.
Responde:
a. Describan lo que ocurre en esta reacción. ¿Cómo la calificarían: una reacción rápida
o lenta?
b. Planteen la ecuación química para la reacción efectuada. Guiénse por este esquema:
ácido + metal
sal + hidrógeno
c. Señalen cuáles son los reactantes y cuáles los productos de esta reacción.
d. Construyan un gráfico de puntos con los datos tiempo-volumen de H2 (Eje x: tiempo;
Eje y: volumen de H2)
e. Comparen su gráfico con el obtenido por otro grupo que haya utilizado la
concentración de ácido distinta a la de ustedes. ¿Cómo explicarían las diferencias entre
los gráficos?
f. Recuerden y definan qué significa una concentración 0,5 M y otra 1 M de HCI.
g. Señalen qué influencia tiene la concentración en la velocidad de reacción.
h. Predigan cómo afectaría la velocidad de la reacción que realizaron si se utilizara una
disolución de HCI a mayor temperatura que la ambiental (25 °C), digamos que a unos
50 °C.
Laboratorio 2: Factores que afectan la velocidad de las reacciones
1.- Velocidad de reacción y superficie de contacto
Materiales:
- 3 vasos precipitados pequeños
- cronómetro
- mortero
Reactivos:
- 3 tabletas antiácidas efervescentes ( yasta)
- agua
Procedimiento:
- Deja una tableta entera, otra pártela en cuartos y una tercera pulverízala
- Agrega 50 ml de agua a cada vaso
- Vacía simultáneamente las tabletas en los tres vasos y registra los tiempos de
reacción
- Toma nota
Responde:
1.- Explica que modificaciones se producen en la tableta al partirla en cuartos y al
molerla
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
15
2.- Elabora una tabla de datos donde se registre área de contacto y tiempos de
reacción
Matraz
Volumen de Volumen
erlenmeyer
tiosulfato
de
agua 3.- Elabora un gráfico de
dependencia de la velocidad de
Na2S2O3 (ml) H2O(ml)
reacción y superficie de contacto
1
40
0
2
3
4
30
20
10
10
20
30
4.- Concluye cual es la influencia
de la superficie de contacto en la
velocidad de una reacción química
2.- Temperatura y velocidad de reacción:
Materiales:
- 3 vasos precipitados pequeños
- termómetro
Reactivos:
- agua fría
- agua a temperatura ambiente
- agua caliente ( 90°C)
- 2 tabletas de antiácido efervescentes
Procedimiento:
- agrega a cada vaso 50 ml de agua fría, agua a temperatura ambiente y agua
caliente
- mide la temperatura de cada vaso
- agrega una mitad de tableta a cada vaso en forma simultánea
- toma el tiempo
Responde:
- Elabora un gráfico de temperatura de reacción en función del tiempo
- ¿Qué influencia tiene la temperatura en el movimiento de las moléculas?
Explícalo en base a la teoría de las colisiones
3.- Concentración y velocidad de reacción:
Materiales:
- 4 matraces erlenmeyer
- 1 probeta
- 1 gotario
- 1 papel blanco
- 1 varilla de agitación
Reactivos:
- Tiosulfato de sodio 0,2 M ( Na2S2O3)
- Ácido clorhídrico 0,2 M (HCl)
- Agua destilada
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
16
Procedimiento:
- Marcar una cruz con plumón en el papel blanco
- Preparar las soluciones de tiosulfato de sodio que se indica a continuación, en
matraces erlenmeyer numerados del 1 al 4
-
Poner el primer matraz sobre la hoja de papel con la cruz y agregar 5 ml de
solución de ácido clorhídrico
Agitar y registrar el tiempo que demora en desaparecer la cruz del papel blanco(
es importante que en cada matraz la cruz sea observada por el mismo alumno)
Repetir el mismo procedimiento con los demás matraces .
Responde:
1.- Busca y escribe la reacción de tiosulfato de sodio con ácido o bien la reacción
entre los iones
S2O3-2(ac)
+ 2H+(ac)
??????????????
2.- Calcula la concentración de tiosulfato en cada uno de los matraces, recuerda que
la concentración inicial de tiosulfato de sodio es 0,2 M. La concentración final en
cada erlenmeyer se calcula por dilución:
C1 x V1= C2 x V2
Donde C1 es concentración inicial
V1 es volumen inicial
C2 es concentración final
V2 es velocidad final
3.- Elabora una tabla de datos “concentración de las soluciones de tiosulfato de
sodio y tiempos de reacción”
4.- Elabora un gráfico con los datos anteriores
5.- Concluye a partir del gráfico como influye la concentración en la velocidad de la
reacción
6.- En tu gráfico, dibuja también la concentración que no realizaste, consíguete los
datos con otro grupo
7.- Compara ambos gráficos
EJERCICIOS:
1.- De acuerdo a la siguiente tabla de datos
Tiempo (s)
10
20
30
40
50
60
Volumen(cc)
15
30
45
50
60
68
Utilizando el volumen de hidrógeno desprendido en cc, en el tiempo , a cambio de
la concentración; calcula la velocidad de formación del gas durante los 10 y 20
segundos
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
17
V = (H2) = volumen final- volumen inicial
t
tiempo final – tiempo inicial
R: 1,5 cc/s
2.- Calcula la velocidad de formación de hidrógeno durante los siguientes
intervalos:
a.- 30 a 40 s
R: 0,5 cc/s
b.- 50 a 60 s
R: 1,25 cc/s
3.- Plantea la expresión de velocidad para la reacción A + B
AB
4.- Calcula la velocidad de disminución de AB
AB
A + B en los intervalos
a.- 0 a 1 hora
R: 0,2 mol/l/h
b.- 2 a 3 horas
R: 0,1 mol/l/h
c.- 4 a 5 horas
R: 0,05 mol/l/h
según la siguiente tabla
Tiempo
0
1
2
(horas)
(AB)
0,8
0,6
0,45
moles/l
3
4
5
0,35
0,25
0,2
LOS CATALIZADORES EN LA VIDA DIARIA
1.-¿Cómo funciona el convertidor catalítico de los automóviles?
Dentro del motor de un automóvil en marcha, a altas temperaturas , el oxígeno y
el nitrógeno gaseoso, reaccionan para formar óxido nítrico
N2(g) +
O2(g)
2 NO
Cuando se libera a la atmósfera, el NO se combina rápidamente con el O2 para
formar NO2, dióxido de nitrógeno, que junto con otros gases de combustión como
monóxido de carbono, CO y varios hidrocarburos, hacen que las emisiones del automóvil
sean una fuente muy importante de contaminación del aire.
2NO(g)
+ O2
2 NO2(g)
La mayoría de los automóviles nuevos están equipados con convertidores
catalíticos. Un convertidor catalítico eficiente, tiene dos propósitos:
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
18
-
oxidar el CO y los hidrocarburos que no se quemaron en CO2 y H2O
reducir el NO y el NO2 en N2 y O2.
Esto se logra ya que los gases calientes de emisión, a los que se le inyecta aire, pasan a
través de una primera cámara del convertidor, para acelerar la combustión completa de los
hidrocarburos y disminuir así la emisión de CO. Sin embargo y debido a que a altas
temperaturas aumenta la producción de NO, se requiere de una segunda cámara que
contiene un catalizador ( CuO o Cr2O3), que trabajando a menor temperatura, disocia el
NO en N2 y O2 antes de que los gases sean expulsados por el tubo de escape.
aire
Tubo de escape
CuO
convertidores catalíticos
final del tubo de escape
2.- ¿Cómo se produce la catálisis enzimática?
De todos los complicados procesos que se desarrollan en los sistemas vivos , el más
complicado y al mismo tiempo esencial, es la catálisis enzimática. Las enzimas son
catalizadores biológicos. Lo más asombroso de las enzimas es que no sólo pueden aumentar
la velocidad de las reacciones bioquímicas por factores que van de 106 a 1012, sino que
también son altamente específicas. Una enzima actúa sólo en determinadas moléculas,
denominadas sustrato ( es decir reactivo) mientras que dejan el resto del sistema sin afectar.
Se ha calculado que una célula viva promedio pude contener alrededor de 3000 enzimas
diferentes , cada una de las cuales puede
catalizar una reacción específica en la que el sustrato se convierte en los productos
adecuados.
Una enzima es , básicamente , una molécula grande de una proteína que contiene
uno o más sitios activos, donde se llevan a cabo las interacciones con los sustratos. Estos
sitios, en forma estructural, son complementarios de las moléculas de un sustrato
específico, de la misma forma que una llave embona en una cerradura en particular y no en
otra. En la actualidad se sabe que una misma enzima se puede unir con sustratos de
diferentes tamaños y formas , lo que significa que cada enzima tiene un alto grado de
flexibilidad estructural y puede modificar su forma original para acomodarse con más de
un tipo de sustrato.
RESUMEN DE HECHOS Y CONCEPTOS DE CINÉTICA.
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.
19
-
-
-
-
-
-
La velocidad de una reacción química se manifiesta en el cambio de concentración de
los reactivos o productos en relación al tiempo.
La velocidad no es constante, sino que varía continuamente a medida que varía la
concentración.
La ley de velocidad, es una expresión que relaciona la velocidad de una reacción con la
constante de velocidad y las concentraciones de los reactivos, elevadas a las potencias
apropiadas. La constante de velocidad K para una determinada reacción, sólo cambia
con la temperatura.
El orden de una reacción con un determinado reactivo, es la potencia ala cual está
elevada la concentración de dicho reactivo en la ley de velocidad. El orden global de la
reacción es la suma de las potencias a las que están elevadas las concentraciones de los
reactivos en la ley de velocidad. La ley de velocidad y el orden de reacción no se
pueden determinar a partir de la estequiometría de la ecuación global de la ecuación,
deben determinarse a partir de datos experimentales. Para una reacción de orden 0, la
velocidad de reacción, es igual a la constante de velocidad.
De acuerdo a la teoría de las colisiones, una reacción se lleva a cabo cuando las
moléculas chocan con energía suficiente, llamada energía de activación, como para
romper los enlaces e iniciar la reacción.
En general, un catalizador acelera una reacción, al disminuir el valor de la Ea (
energía de activación). Un catalizador puede recuperarse sin cambio al final de la
reacción.
La velocidad de una reacción en general aumenta con el aumento de temperatura, ya
que al aplicar temperatura, se alcanzara más rápidamente la Ea , además la temperatura
aumenta la energía cinética del sistema lo que hace que hayan más choques efectivos
La velocidad de reacción, aumenta al aumentar la concentración de reactantes, puesto
que hay más posibilidades de choques efectivos.
Bibliografía:
- Química General. R.Chang. Cap. 13
- Química 3º Medio. Ed.Santillana
Departamento de Ciencias. Química. Prof: Germania Coradines K, Silvia Zamora R.