Química cinética

DEFINICIÓN:

La cinética química se encarga del estudio de la rapidez con la que se producen las reacciones químicas. 

Dentro de este estudio también se analizan los factores que afectan a la velocidad de una reacción química y los mecanismos por los que transcurren dichas reacciones.

Definimos la velocidad media de reacción como el cociente entre la variación de concentración frente al tiempo.

• En una reacción química se produce la desaparición de reactivos y la formación de productos.
• Medir la velocidad de una reacción significa medir la cantidad de reactivo que desaparece o la cantidad de producto que se forma.
• Para una reacción homogénea entre gases o entre reactivos en disolución, la velocidad media -vm-, se define como el coeficiente entre la variación de la concentración, expresada en mol.L-1, de uno de los reactivos o productos y el intervalo de tiempo expresado en segundos, en el que se produce dicha variación.

• Más concentración significa que habrá una mayor probabilidad de choques efectivos (méas núm de choques)
• Las moléculas de los reactivos debían chocar unas con otras.
• Las moléculas de los reactivos han de tener la energía cinética adecuada para que en el choque se produzca la ruptura de los enlaces en las moléculas de los reactivos y la posterior formación de enlaces nuevos en las moléculas de los productos.
• La energía necesaria para que un choque sea efectivo y rompa los enlaces necesarios para que se produzca la reacción se conoce como energía de activación
• Las moléculas de los reactivos deben colisionar con la orientación adecuada para que la reacción se produzca.

• Más concentración significa que habrá un mayor núm de moléculas con energía suficiente para alcanzar la Eactivación.
• Cuando las moléculas de los reactivos se acercan, experimentan una deformación y dan lugar a un estado intermedio transitorio, denominado estado de transición, de alta energía y corta duración, donde se forma un complejo activado, en la que se están rompiendo y formando enlaces.

• Conclusión: + concentración = + velocidad
• Ecuación de velocidad: Es una ecuación experimental que sirve para predecir la dependencia de la velocidad de una reacción química con la concentración.

EXPRESIÓN MATEMÁTICA

• aA+bB -> cC + dD
• V = K . [A]^n . [B]^m
• [A], [B] = concentraciones molares de los reactivos [mol/L]
• n y m = órdenes parciales de reacción
• K = constante de velocidad de la reacción. Depende de : -propia reacción, -temp, -catalizadores
• órden total de la reacción = n+m

• Las reacciones químicas NU ocurren en una sola etapa, si no en varios.
• A cada una de ellas se le denomina proceso elemental.
• Mecanismo de reacción: conjunto de procesos elementales.
• Primera etapa: etapa lenta y limitante
• segunda etapa: etapa rápida y de la velocidad
• En procesos elementales:

- Los órdenes principales(exponentes coinciden con los coeficientes estequiométricos)

- Son reversibles

- Las especies que se producen en un proceso elemental pero no aparecen en la reacción global se denominan intermedios de la reacción.

- Cada proceso tiene velocidades diferentes y por tanto diferentes Ea.

1. Concentración de los reactivos

V = K . [A]^n . [B]^m

Si [A] sube, U sube; Si [B] sube, U sube

2. Naturaleza de los reactivos

-Estado físico: Vgas > Vliq > Vsólido

-Presión: + presión, + probabilidad, + velocidad

-Grado de división: + grado de div., + velocidad

3. Temperatura de reacción

Temp sube, K sube, V sube ( V = K . [A]^n . [B]^m )

Ec de Arrenius: K = Ao . e^-Ea/RT ~lnK = ln Ao + lne^-Ea/RT ~lnK = lnAo -Ea/RT

4. Presencia de catalizadores

DEF: Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de la reacción sin ser consumido en el proceso