Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad

tratamiento fisicoquimico de la cinetica quimica, Apuntes de Fisicoquímica

cinetica quimica tratamiento de reacciones

Tipo: Apuntes

2022/2023

Subido el 26/10/2023

luciana-conte-3
luciana-conte-3 🇦🇷

2 documentos

1 / 6

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
VELOCIDAD DE REACCION
Desde el punto de vista de la física se define velocidad como una magnitud que indica cuanto se
modifica la posición de un objeto en el tiempo, en forma simple se puede indicar que:
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑=distancia recorrida
tiempo empleado = PosiciónFinal PosiciónInicial
TiempoFinal TiempoInicial (𝑚
𝑠)
Desde un punto de vista más general, se puede definir velocidad como una magnitud que indica
cuanto varia una propiedad en el tiempo.
Si la propiedad es la concentración de reactivos o productos durante una reacción, la velocidad de
consumo de los reactivos o formación de los productos se puede definir como:
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = variacion de concentracion
tiempo de reaccion =𝑐Final 𝑐Inicial
𝑡Final
t
Inicial =∆𝑐
∆𝑡 =𝑑𝑐
𝑑𝑡
∆𝑡→0
A partir de esto se define la velocidad de una reacción teniendo en cuenta la siguiente situación
experimental:
Se tiene una reacción química del tipo: 𝑎𝐴+𝑏𝐵 𝑐𝐶 +𝑑𝐷 (*)
Se asume que la reacción esta desplazada hacia la formación de los productos.
Durante la reacción (es decir a medida que pasa el tiempo) se consumen reactivos y se forman
productos.
El volumen del recipiente de reacción (V) es constante.
La temperatura a la cual se produce la reacción (T) es constante.
La velocidad de reacción (𝑣) para (*) es:
𝑣=1
𝑎𝑑[𝐴]
dt =1
𝑏𝑑[𝐵]
dt =1
𝑐𝑑[𝐶]
dt =1
𝑑𝑑[𝐷]
dt
La velocidad de la reacción es independientemente de la especie química que se utiliza para el
cálculo.
Algunas de las técnicas que permiten conocer los cambios de concentración de reactivos y productos
durante el tiempo de reacción se basan en mediciones:
- De presión
- Espectroscopias
- Electroquímicas
Si bien la determinación de concentración de reactivos y productos finales permiten conocer la
velocidad de una reacción, no aportan información sobre el camino de reacción o mecanismo de
reacción.
Los mecanismos de reacción pueden producirse:
En una sola etapa o reacción elemental.
En varias etapas o reacciones elementales. Es decir, en una sucesión de reacciones elementales.
pf3
pf4
pf5

Vista previa parcial del texto

¡Descarga tratamiento fisicoquimico de la cinetica quimica y más Apuntes en PDF de Fisicoquímica solo en Docsity!

VELOCIDAD DE REACCION

Desde el punto de vista de la física se define velocidad como una magnitud que indica cuanto se

modifica la posición de un objeto en el tiempo, en forma simple se puede indicar que:

distancia recorrida

tiempo empleado

Posición

Final

− Posición

Inicial

Tiempo

Final

− Tiempo

Inicial

Desde un punto de vista más general, se puede definir velocidad como una magnitud que indica

cuanto varia una propiedad en el tiempo.

Si la propiedad es la concentración de reactivos o productos durante una reacción, la velocidad de

consumo de los reactivos o formación de los productos se puede definir como:

variacion de concentracion

tiempo de reaccion

Final

Inicial

Final

− t

Inicial

∆𝑡→ 0

A partir de esto se define la velocidad de una reacción teniendo en cuenta la siguiente situación

experimental:

  • Se tiene una reacción química del tipo: 𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 → 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷 (*)
  • Se asume que la reacción esta desplazada hacia la formación de los productos.
  • Durante la reacción (es decir a medida que pasa el tiempo) se consumen reactivos y se forman

productos.

  • El volumen del recipiente de reacción ( V ) es constante.
  • La temperatura a la cual se produce la reacción ( T ) es constante.

La velocidad de reacción (𝑣) para (*) es:

[

]

dt

[

]

dt

[

]

dt

[

]

dt

La velocidad de la reacción es independientemente de la especie química que se utiliza para el

cálculo.

Algunas de las técnicas que permiten conocer los cambios de concentración de reactivos y productos

durante el tiempo de reacción se basan en mediciones:

  • De presión
  • Espectroscopias
  • Electroquímicas

Si bien la determinación de concentración de reactivos y productos finales permiten conocer la

velocidad de una reacción, no aportan información sobre el camino de reacción o mecanismo de

reacción.

Los mecanismos de reacción pueden producirse:

  • En una sola etapa o reacción elemental.
  • En varias etapas o reacciones elementales. Es decir, en una sucesión de reacciones elementales.

Reacciones en una sola etapa (reacciones elementales)

Las reacciones en una etapa se clasifican de acuerdo a su molecularidad.

Molecularidad: es el número de moléculas que participa de una reacción elemental.

  • Unimolecular: Una molécula se descompone o reestructura.
  • Bimolecular: Dos moléculas molécula se descomponen o reestructuran.

En reacciones elementales : la velocidad de reacción de reactivos es proporcional a su concentración.

Esto permite plantear leyes de velocidad en forma teórica:

𝑑[𝐴]

≅ [𝐴] , −

𝑑[𝐴]

= 𝑘[𝐴]

[

]

[

] [

]

[

]

[

]

2

[

]

[

] [

]

[

]

[

] [

]

Los exponentes de la concentración indican el orden de reacción. El orden puede ser:

  • Parcial: es el exponente de concentración de cada reactivo.
  • Global: es la suma de los exponentes anteriores.

En los ejemplos anteriores, en 1) la reacción es de primer orden u orden uno, mientras que en 2) y 3)

las reacciones son de segundo orden u orden dos.

Cuando se desconoce si la reacción es en una sola etapa no se puede definirse el orden en forma

teórica, debe determinarse en forma experimental.

Comentario 1:

Si se observan el formato general de las leyes de velocidad se puede reconocer los elementos que la

componen. En el siguiente ejemplo:

𝑑[𝐴]

= 𝑘[𝐴]

𝑥

[𝐵]

𝑦

  • 𝑘: es la constante de velocidad de la reacción.
  • [ ]: es la concentración molar de los reactivos.
  • x e y : son el orden parcial de cada reactivo.
  • x + y : es el orden global de reacción.

Comentario 2:

La integración de leyes de velocidad teórica permite obtener ecuaciones muy útiles para el análisis

de los datos experimentales, a saber:

  • Conocer las concentraciones de los reactivos en función del tiempo.
  • Determinar en forma experimental el orden de las reacciones.
  • Determinar el valor de las constantes de velocidad.
  • Calcular el tiempo de vida media de los reactivos.

[

]

[

]

0

−𝑘𝑡

[

]

[

]

0

−𝑘𝑡

La ecuacion indica que concentración del reactivo disminuye en forma exponencial durante la

reacción. Por otro lado, si el reactivo es gas y se comporta como ideal:

[ A] =

𝐴

Reemplazando la concentración en ( 1 ):

ln

𝐴

0 𝐴

Comentario:

La presión total suele ser dato experimental, solo algunas veces coincida con la presión de A.

Reacciones de segundo orden

a) 𝐴 + 𝐴 → 𝑃

𝑑[𝐴]

dt

= 𝑘[𝐴]

2

[

]

[

]

2

= 𝑘 dt

[

]

[

]

2

[𝐴]

[𝐴]

0

= 𝑘 ∫ dt

𝑡

0

[

]

[

]

0

= 𝑘 t

[

]

[

]

0

Unidades de 𝑘: 𝑀

− 1

− 1

Si el reactivo A es un gas y se comporta como ideal:

𝐴

0 𝐴

, Unidades de 𝑘: atm

− 1

s

− 1

, si 𝑝

𝐴

en atmósferas

b) 𝐴 + 𝐵 → 𝑃

[

]

[

][

]

Para llegar a la ecuacion de uso experimental se debe realizar una serie de paso. En primera instancia

recordar que iniciada la reacción (𝑡 ≠ 0 ) la concentración de reactivos es el remanente que queda sin

reaccionar, es decir:

[

]

[

]

0

[

]

[

]

0

[

]

0

[

]

0

: concentración de los reactivos antes del inicio de la reacción (𝑡 = 0 ).

𝑥: moles por litro de reactivo 𝐴 y 𝐵 que reaccionaron a tiempo 𝑡. Están en relación con el coeficiente

estequiométrico del reactivo. En el ejemplo es uno para ambos reactivos.

Reemplazar las concentraciones de A y B en ( 2 ):

𝑑[𝐴]

= 𝑘{[𝐴]

0

− 𝑥}{[𝐵]

0

Derivar la ecuacion ( 3 ) respecto de tiempo 𝑡:

[

]

{[

]

0

Reemplazar la derivada en la izquierda de ( 4 ):

{[

]

0

}{[

]

0

Reordenar e integrar esta ecuación teniendo presente que a tiempo 𝑡 = 0 , el valor de 𝑥 es cero.

{[

]

0

}{[

]

0

𝑡

0

{[

]

0

}{[

]

0

𝑥

0

[𝐴]

0

− [𝐵]

0

[𝐴]

0

[𝐵]

0

𝑥

0

[

]

0

[

]

0

[

]

0

[

]

0

[

]

0

[

]

0

[

]

0

[

]

0

[

][

]

0

[

]

0

[

]