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CINETICA QUIMICA I

CINETICA QUIMICA I. ORDEN DE REACCION Y MECANISMOS. Cinética Química Objetivos. Estudiar la velocidad de las reacciones químicas. Comprender los mecanismos por los cuales se producen las reacciones químicas. Estudiar los factores que afectan la velocidad de las reacciones.

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CINETICA QUIMICA I

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Presentation Transcript

  1. CINETICA QUIMICA I ORDEN DE REACCION Y MECANISMOS

  2. Cinética Química Objetivos • Estudiar la velocidad de las reacciones químicas • Comprender los mecanismos por los cuales se producen las reacciones químicas • Estudiar los factoresque afectan la velocidad de las reacciones

  3. A + B C Velocidad de reacción (1) Es la variación de la concentración de un reactivo o producto, por unidad de tiempo

  4. a A + b B c C + d D A + 2 B 3 C + D Velocidad de reacción (2) Si la estequiometría es compleja Para la reacción general

  5. A + B C Orden de reacción (1) Orden parcial: exponente al que se halla elevada la concentración de ese componente en particular ( para A y  para B) en la ecuación de velocidad

  6. n = a + b Orden de reacción (2) Orden global: suma de los exponentes de la ecuación de velocidad (  ) a y b pueden no ser números enteros Orden global (n) Constante de velocidad k unidades[k] = [tiempo]-1[concentración]1-n

  7. Orden de reacción (3) Orden y Molecularidad • Reacción elemental: cada una de las etapas que forman parte de una determinada reacción química compleja • Molecularidad: número de moléculas, átomos o iones que participan como reactivos en una etapa elemental Magnitud empírica determinada a partir de la ley de velocidad ORDEN  Magnitud referida a una etapa elemental en un mecanismo postulado MOLECULARIDAD

  8. Orden de reacción (4) • Orden cero: La velocidad de reacción es independiente de la concentración de reactivos • Primer orden: La velocidad de reacción es proporcional a la concentración de uno de los reactivos • Segundo orden: La velocidad de reacción es proporcional a la concentración de dos de los reactivos

  9. (a-x) t Reacciones de orden cero Concentración inicial t0=a=[A]0 Concentración a tt=(a-x)=[A]

  10. ln (a-x) t Reacciones de primer orden

  11. Reacciones de segundo orden Hay tres casos A) Si [B] >>> [A] Reacción de pseudo primer orden Se puede asumir que [B] = b se mantiene constante k´ = constante de pseudo primer orden

  12. Reacciones de segundo orden B)

  13. t

  14. Reacciones de segundo orden C)

  15. Forma integrada Vida media Forma diferencial Representación gráfica Unidades de k Orden (a-x) t ln(a-x) t t t 0 1 2 2

  16. Para el caso general de una reacción de orden n:

  17. Vida media para una reacción de orden n  n  0

  18. Orden de reacción (6) Métodos para determinar el orden de reacción • Método gráfico: Se deben realizar los gráficos correspondientes y se debe observar cual se ajusta a una recta • Método de las velocidades iniciales: Se mide la vo en experimentos con la misma [A]o y distintas [B]o. De un gráfico de log vo en función de log de [B]o, se obtiene el orden respecto de B • Método del aislamiento: Se fundamenta en aislar uno de los componentes, colocando los demás en gran exceso. Se determina el orden de reacción con respecto a ese componente

  19. Ejemplos

  20. Reacciones opuestas o reversibles Reacciones que se producen en ambos sentidos y por lo general conducen a un estado de equilibrio A  B Velocidad de desaparición de A Velocidad de desaparición inversa Velocidad neta de formación de B

  21. Reaccionesconsecutivas o en serie Reacciones en las cuales el producto de una de las etapas elementales es el reactante del paso siguiente A  B  C Reaccionesparalelas o simultáneas Reacciones en las cuales un reactivo participa simultáneamente e independientemente en dos o mas reacciones A  B A  C

  22. Reacciones en cadena • Reacciones complejas compuestas por una etapa de iniciación, etapas de propagación y etapa de terminación. • Los intermediarios son radicales libres. Se forman en la etapa de iniciación; dan origen a otros en las etapas de propagación; y se inactivan en la etapa de terminación. Ejemplo

  23. Iniciación Propagación Terminación

  24. Mecanismos de reacción (1) Mecanismo: secuencia particular de etapas elementales que explican cualitativa y cuantitativamente el comportamiento cinético observado. Los mecanismos en varias etapas presentan intermediarios de reacción. Intermediario de reacción: • Altamente reactivo. • Rápidamente alcanzan una concentración baja y constante. • No aparecen en las ecuaciones globales.

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