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Cinetica quimica datos, Monografías, Ensayos de Química

ejercicios de cinetica y informacion

Tipo: Monografías, Ensayos

2021/2022

Subido el 13/01/2023

juan-diego-camacho-2
juan-diego-camacho-2 🇨🇴

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Cinética Química:
Es el área de la fisicoquímica que estudia la velocidad de las reacciones químicas, el mecanismo de
la reacción y los factores que afectan la velocidad de reacción.
Velocidad de reacción:
Es la variación de concentración de reactantes o productos por unidad de tiempo. Se expresa en
términos del aumento en la concentración de productos o la disminución en la concentración de
reactantes por unidad de tiempo.
La determinación de la velocidad de una reacción se puede hacer por medición de color, medición
de presión de gases, cambios de temperatura o directamente cambios de concentración, entre
otros.
Ley de la Velocidad
Expresa la relación de la velocidad de una reacción con la constante de velocidad y la concentración
de los reactantes elevadas a alguna potencia.
La ley de la velocidad se determina en forma experimental.
Para la reacción general:
𝑎 𝐴 + 𝑏 𝐵 𝑐 𝐶 + 𝑑 𝐷
La Ley de la Velocidad sería:
𝑉 [𝐴 ]𝑥[ 𝐵 ]𝑦
𝑉 = 𝑘 [𝐴]𝑥[ 𝐵 ]𝑦
Donde:
k es la constante especifica de velocidad.
[A] y [B] son las concentraciones de los reactantes.
“x, y” son los órdenes de reacción.
Pasos elementales: serie de reacciones sencillas que representan el avance de la reacción global a
nivel molecular.
Mecanismo de reacción: es la secuencia de pasos elementales que conducen a la formación del
producto.
Las reacciones químicas pueden ocurrir en una o en una serie de etapas y éstas sólo se
pueden determinar en el laboratorio.
Si la reacción estudiada tiene más de un paso elemental, la ley de velocidad está dada por
el paso determinante de la velocidad (el más lento de la secuencia de pasos).
Orden de la Reacción:
El orden de reacción respecto de un determinado reactivo, es la potencia a la cual está
elevada la concentración de dicho reactivo en la ley de velocidad.
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 Cinética Química: Es el área de la fisicoquímica que estudia la velocidad de las reacciones químicas, el mecanismo de la reacción y los factores que afectan la velocidad de reacción.  Velocidad de reacción: Es la variación de concentración de reactantes o productos por unidad de tiempo. Se expresa en términos del aumento en la concentración de productos o la disminución en la concentración de reactantes por unidad de tiempo. La determinación de la velocidad de una reacción se puede hacer por medición de color, medición de presión de gases, cambios de temperatura o directamente cambios de concentración, entre otros.  Ley de la Velocidad Expresa la relación de la velocidad de una reacción con la constante de velocidad y la concentración de los reactantes elevadas a alguna potencia. La ley de la velocidad se determina en forma experimental. Para la reacción general: 𝑎 𝐴 + 𝑏 𝐵 → 𝑐 𝐶 + 𝑑 𝐷 La Ley de la Velocidad sería: 𝑉 ∝ [𝐴 ]𝑥^ [ 𝐵 ]𝑦 𝑉 = 𝑘 [𝐴]𝑥[ 𝐵 ]𝑦 Donde:  k es la constante especifica de velocidad.  [A] y [B] son las concentraciones de los reactantes.  “x, y” son los órdenes de reacción. Pasos elementales: serie de reacciones sencillas que representan el avance de la reacción global a nivel molecular. Mecanismo de reacción: es la secuencia de pasos elementales que conducen a la formación del producto.  Las reacciones químicas pueden ocurrir en una o en una serie de etapas y éstas sólo se pueden determinar en el laboratorio.  Si la reacción estudiada tiene más de un paso elemental, la ley de velocidad está dada por el paso determinante de la velocidad (el más lento de la secuencia de pasos). Orden de la Reacción:  El orden de reacción respecto de un determinado reactivo, es la potencia a la cual está elevada la concentración de dicho reactivo en la ley de velocidad.

 Son valores experimentales y no tienen relación con la estequiometria de la reacción.  El orden de una reacción se define en términos de las concentraciones de los reactivos, no de los productos.  Pueden tener cualquier valor, incluso 0.  Si “x” es el orden de reacción respecto del reactante A y “y” es el orden con respecto del reactante B; el orden global de la reacción es: x + y.  Ejemplos: La velocidad de una reacción se puede expresar como el producto de tres factores:

  1. Frecuencia de Colisiones x
  2. Factor Energía x
  3. Orientación Apropiada
  4. Frecuencia de Colisiones ➔ Es el número de colisiones que ocurren por unidad de tiempo. Depende de:  Cuan aglomeradas están las moléculas (concentración o presión).

Variables que afectan la velocidad de la reacción  Naturaleza de reactivos.  Concentración de los reactivos.  Presión.  Temperatura.  Catalizadores e inhibidores.

  1. Naturaleza de los Reactivos: Desde el punto de vista físico: influye el tamaño de la partícula (superficie de contacto).  Homogéneos: cuando los componentes se hallan en una misma fase (mezcla de gases).  Heterogéneos: los componentes se hallan en distintas fases (solido con liquido). Desde el punto de vista químico:  Sustancias inorgánicas: en solución acuosa son instantáneas (sales, bases, ácidos).  Sustancias orgánicas: sustancias covalentes son más lentas en solución (glucosa, etanol).  Tipo de enlace.  Estado físico.  Superficie de contacto.  No todas las reacciones se llevan a cabo a la misma velocidad.  Esta diferencia puede atribuirse a las características estructurales de los átomos y moléculas que reaccionan.
  2. Concentración:
    • Factor frecuencia de colisiones.  Hay ≈ 1031 𝑐𝑜𝑙𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 ⁄ 1 𝐿en un segundo.
      1. Presión
        • Factor frecuencia de colisiones.  El aumento de la presión les afecta solamente a los sistemas gaseosos.
  1. Temperatura
  • Factor frecuencia
  • Factor energético  A una temperatura dada, la fracción de choques con suficiente energía para reaccionar depende de su Eact. Un aumento de temperatura incrementa:  La energía cinética promedio de las moléculas (factor frecuencia de colisiones) y la velocidad promedio.  El número de moléculas que adquieren la energía suficiente para alcanzar la Eact (factor energético) y la velocidad de formación del producto.
  1. Catalizadores e inhibidores
  • Factor Energético
  • Factor Orientación  Catalizadores: Sustancias que pueden incrementar la velocidad de una reacción, sin ser consumidas dentro de la misma.  Inhibidores: disminuyen la velocidad de reacción. Tienen dos formas de acción:
  1. Crear una ruta alterna con una energía de activación más baja ó más alta según corresponda.
  2. Orientar efectivamente las partículas (sólo si tiene la capacidad de hacerlo) EJERCICIOS 1. Para cada una de las siguientes reacciones, expresa la relación entre las velocidades de cambios de productos y reactivos:
  1. Considerando el diagrama de energía que se muestra, para la reacción: 𝐴 → 𝐵 + 𝐶 conteste razonadamente a las siguientes preguntas: a) ¿Cuál puede ser la causa de la diferencia entre la curva 1 y la 2? b) ¿Para cuál de las dos curvas la reacción transcurre a mayor velocidad? c) ¿Qué le sucederá a las constantes de velocidad de reacción si se aumenta la temperatura? d) ¿La reacción es exotérmica o endotérmica?
  2. Razone: a) Si puede deducirse, a partir de las figuras correspondientes, si las reacciones representadas en (I) y (II) son de igual velocidad y si, previsiblemente, serán espontáneas. b) b) En la figura (III) se ha representado una reacción catalizada y la misma sin catalizar. Señálese en la figura cuáles son la Ea y el ΔH en el primer supuesto y cuáles en el segundo. c) c) ¿Por qué el empleo de un catalizador no es un procedimiento válido para lograr que una reacción no espontánea se produzca?
  1. La reacción en fase gaseosa: 2 𝐴 + 𝐵 → 3 𝐶 es una reacción elemental y, por tanto, de orden dos respecto de A y de orden uno respecto de B. a) Formule la expresión para la ecuación de velocidad. b) Indique las unidades de la velocidad de reacción y de la constante cinética. c) Justifique cómo afecta a la velocidad de reacción un aumento de la temperatura a volumen constante. d) Justifique cómo afecta a la velocidad de reacción un aumento del volumen a temperatura constante.
  2. La reacción: 2 𝑋 + 𝑌 → 𝑋 2 𝑌 tiene órdenes de reacción dos y uno respecto a los reactivos X e Y, respectivamente. a) ¿Cuál es el orden total de la reacción? Escriba la ecuación de la velocidad del proceso. b) ¿Qué relación existe entre la velocidad de desaparición de X y la de aparición de X2Y? c) ¿En qué unidades se puede expresar la velocidad de esta reacción?; ¿y la constante de velocidad? d) ¿De qué factor depende el valor de la constante de velocidad de esta reacción? Razone la respuesta.