CINETICA QUIMICA
• cambio de la concentración con el tiempo
• ley de velocidad
• orden de reacción
• como determinar el orden
• método integral
• método diferencial
• método de la vida media
• energía de reacción
• mecanismos de reacción
• catalisis
Termodinámica versus Cinética
te rm o d in ám ica q uím ica
p re dice si u n a re acción
q u ím ica p ue d e o currir o no
n o da info rm a ció n so bre co m o o cu rre u na
re a cció n q uím ica
cin é tica q uim ica
v e loc ida d d e u na
re a cc ió n q u ím ica
co m o o cu rre u na
re a cció n q uím ica
cu a les son los fa cto res
q u e in flu yen en la
re a cció n q uim ica
A + B +..... g C + D + .....
ley de velocidad
orden de reacción a, b, g exponente de cada concentración en la
expresión de la ley de velocidad...
no existe una relación sencilla entre los coeficientes estequiométricos
y los órdenes de reacción.
A + B +..... g C + D + .....
ley de velocidad
orden total de reacción - suma de los órdenes individuales: a + b + g
...., puede ser positivo, negativo, fraccionario ó cero.
constante específica de velocidad, k -es la constante de
proporcionalidad entre la velocidad de reacción experimental y las
concentraciones elevadas a exponentes dados y es función de
temperatura, agente catalítico e independiente de concentración.
Obtención de los ordenes y
constantes de velocidad
m é to d os
in te g ral
d ife ren cial
vid a m e d ia
Método integral es un método de
prueba y error y comienza por
suponer un orden de reacción
o rd en e s m ás co m un es
ce ro
u no
d os
Orden cero
A +B g C+D

1 dA
= 
a dt
-
1 dA
1 dB
= +
b dt
= k
a dt
1 dC
= +
c dt
A  B  C  D 
0
0
0
1 dD
d dt
0
= k

dA = - a k dt
 dA
=
A 
-
 -a
A o 
k d t = -a k  d t
= -a k t



A
Ao
A 
t
d A = -a k  d t
0
= -a k t +
A o 
Orden cero
dA
=-k

dt
[A]o
A 
= - kt +  A o 
Orden uno
AgP

-
1 dA
= +
1 dP
a dt
p dt
1 dA
= k A 
a dt
dA
 A 
=
- a

dA = - a k A  dt
k dt = - a k  dt
ln  A  - ln  A o  = - a k t


A
A 
dA
 A 
Ao

dA
= - a k dt
t
= -a k  d t
0
 A  
ln 
= -a k t
  A  
o


Orden uno
AgP

1 dA
a dt
ln  A  - ln  A o  = - a k t
= +
1 dP
p dt

ln[A]o
 A  
ln 
= -a k t
  A  
o


Orden dos
A +B g C+D
o rde n d os
d e o rde n d os en A
(ca so 1)
-
1 dA
a dt
= k A 
2
B
0
d e ord en do s g lob al
o rde n 1 en A y o rde n 1 en B
(C a so 2)
-
1 dA
a dt
= k  A  B 
Orden dos
(caso 1)
A +B g C+D
1 dA
-
a dt
-
1 dA
a dt

dA
A 
2
= k A 
=
- a
2

dA = - a k A 
k dt = - a k  dt
2
= k A 


dA
A 
2
= -
1
A 

 1

 A 
dA
Ao
A 

 = a k t
A o  
1
0
A 
A

B
dA

dt

2
2
= - a k dt
t
2
= -a k  d t
0
Orden dos
A +B g C+D
-
1 dA
a dt
-
1 dA
a dt
= k A 
2

1
A o 
 1

 A 
= k A 
2
B

 = a k t
A o  
1
0
Orden dos
A +B g C+D
-
1 dA
a dt
= k  A  B 
ORDEN 2
CASO 2
V =k[A ][B ]
[A ] = cte
v = k´[B ]
k´=k[A ]
p seu d o p rim e r o rde n e n B
Orden cero
dA
dt
= - k A  = - k
0

 A  = - kt +  A o 
AgP
Orden uno
ln  A  - ln  A o  = - a k t
Orden dos
 1

 A 

 = a k t
A o  
1
Método diferencial
• No se supone un orden
• Se determina la velocidad de reacción =
tangente de la curva de concentración vs
tiempo
• Velocidades iniciales
A +B g C+D
v  
1 dA
a dt
dA
=
ta n g en te d e la cu rva al tiem p o t
dt

v = k
v = k
 A
n

 A   B  C 
n
m
ln v = ln k + n ln
p

ln v = ln k + n ln
 A
+ m ln
B
+ p ln
C 
 A
Método del tiempo de vida media
Tiempo de vida media (t) -se define como el tiempo que le
toma a una especie en una reacción para alcanzar la mitad de
su concentración: [A]t=t = [A]0/2.
Orden cero
dA
dt
= - k A  = - k
0

A 
= - kt +  A o 
a t 1/2 la concentracion es la m itad de la inicial
A o 
2
= - kt 1/2 +  A o 
a
t = t 1/2 =
A o 
2k
Orden uno
 A  
ln 
= -a k t
  A  
o


a t 1 /2
A 
=
A o 
 A o 
1 
ln 
.
 = - a k t 1 /2
 2
A o  


2
t = t 1/2 =
ln(2)
ak

0.693
ak
Orden dos
 1

 A 
a t 1 /2

 = a k t
A o  
A 
1
=
A o 

2
t = t 1/2 =
 2

 A o 
1
a k A o 

 = a k t 1 /2
A o  
1
Unidades de k
ORDEN
k
Cero
Concentración*tiempo-1
Primer orden
tiempo-1
Segundo orden
Concentración -1 *tiempo-1
•Reacción de primer orden
•Decaimiento Radioactivo
Madre g hija + partícula
Partícula = alfa, beta o gamma
t 1/2 =
ln(2)
k

0.693
k
• Carbon-14 decae a N-14 tiene un t1/2 = 5770 años.
• Uranio-238 decae a Pb-206 con t1/2 = 4.51 billones de años.
• Uranio-235 decae a Pb-207 con t1/2 = 713 millones de años.
• Rb-87 decae a Sr-87 con t1/2 = 50 billones de años.
713
U -235 H alf-life =
M illio n Y ears
U -238 H alf-life =
R b-87 H alf-life =
B illio n Y ears
C -14 H alf-life =
M illio n Y ears
Y ears
Descargar

Orden cero