INTRODUCCIÓN
La cinética de las reacciones químicas es la parte de la química que se encarga del estudio de la rapidez con la que tienen lugar las reacciones, uno de los temas más importantes en cualquier proceso químico. El conocimiento de las velocidades de reacción es importante no sólo por sí mismo, sino también para la industria química, para comprender procesos bioquímicos importantes para la vida y en otros campos de aplicación. Por lo tanto, debemos definir qué es eso de la rapidez con que transcurre una reacción y aprender a medirla, así como descubrir qué relaciones existen entre la rapidez de las reacciones y el equilibrio químico. Pero sobre todo, debemos saber cómo tienen lugar las reacciones y cuáles son los procesos microscópicos que corresponden a los cambios en las especies químicas. quím icas. Dado que la mayoría de las reacciones se producen a través de colisiones moleculares de algún tipo, es importante también estudiar la naturaleza de estas colisiones y la cinética química participa en dicho estudio.
EJERCICIOS Ejercicio 1 Nombra tres ejemplos de reacciones rápidas y tres ejemplos de reacciones lentas, que ocurran en tu entorno. Reacciones rápidas La fotosíntesis La visión La dilución del detergente en agua La dilución de sal en agua caliente Reacción de la combinación de bicarbonato con vinagre
Reacciones lentas: La corrosión del metal como el hierro Descomposición de una fruta La acción sobre el organismo de los medicamentos de liberación prolongada. Los distintos tratamientos que existen contra el HIV (sida) que lo que hacen es hacer más lenta la reacción del virus en la sangre
Ejercicio 2 Para la siguiente reacción: A + 3B → 2C + D calcula la velocidad de reacción promedio de forma gráfica, si en un instante de la reacción, la [A] es 0,9882 M y a 782 segundos más tarde, la [A] es 0,9755 M. [A] M 0,9882M 0,9755M
t(s) 0 782
= ∆∆t[A] = [A]tt [A ]t = 0,97550,9882 7820 = 1,6210¯⁵/
0,99 0,988 0,986 ) 0,984 M ( ] 0,982 A 0,98 [ 0,978 0,976 0,974
y = -0,0000x + 0,9882
0
200
400
600
800
1000
tiempo (s)
Ejercicio 3 En la reacción A → B se ha hallado experimentalmente que, para una concentración inicial de A de 0,02, 0,03 y 0,05 moles/ L, la velocidad de reacción resultó ser 4,8x106; 1,08 x10-5; y 3,0x10-5 mol.L-1.s-1, respectivamente. Calcule el orden de esa reacción.
[A] moles/ L
V mol/L.s
0,02 0,03 0,05
4,8x10-6 1,08 x 10-5 3,0 x 10 -5
1 = ∗ 2 ∗ Reemplazamos con los valores de la tabla
4,810− = ∗ 0,02 1,0810− ∗ 0,03 Como la constante se mantiene igual mientras no se modifique la temperatura, es posible cancelarla.
0,02 0,44=(0,03) 0,44= 0,67 Como en este punto tenemos un número elevado a una potencia desconocida, se procede a calcular el log en cada lado de la ecuación para bajar el exponente en cuestión.
0,44=∗0,67 0,44 = 0,67 2,05= Por lo tanto la reacción es de segundo orden.
Ejercicio 4 Utilizando los siguientes datos construya una gráfica de Concentración vs. Tiempo, velocidad Vs. Tiempo y velocidad Vs. Concentración. Luego determine la velocidad promedio para cada intervalo y la velocidad instantánea para t=100, t=200, t=300 y t=400
Tiempo, t(s) 0 50 100 150 200 300 400 500
[A] mol/L 0,1200 0,0990 0,0820 0,0754 0,0671 0,0549 0,0423 0,0368
Velocidad (M/s) 0,000 0,00198 0,00082 0,0005 0,00033 0,0002 0,0001 0,00007
Gráfica de velocidad vs tiempo
velocidad vs tiempo 0,0025 0,002
) s / M0,0015 ( d a d i c 0,001 o l e V
0,0005 0 0
100
200
300
400
500
600
0,1
0,12
Tiempo (s)
Gráfica de velocidad vs concentración
Velocidad vs concentración 0,0025 0,002 d 0,0015 a d i c o l e 0,001 V
0,0005 0 0
0,02
0,04
0,06
concentración
0,08
Determine la velocidad promedio para cada intervalo
Para t=0 s a t = 50 s
− − − = 0,0990,12 = 4,2 ∗ 10 500
Para t=50 s a t = 100 s
− − − = 0,08200,099 = 3,4 ∗ 10 10050
Para t=100 s a t = 150 s
− − − = 0,07540,0820 = 1,32 ∗ 10 150100
Para t=150 s a t = 200 s
− − − = 0,06710,0754 200150 = 1,66 ∗ 10
Para t=200 s a t = 300 s
0,0671 = 1,22 ∗ 10− −− = 0,0549 300200
Para t=300 s a t = 400 s
0,0549 = 1,26 ∗ 10− −− = 0,0423 400300
Para t=400 s a t = 500 s
0,0423 = 5,5 ∗ 10− −− = 0,0368 500400
CONCLUSIONES
La velocidad de reacción describe la variación de la concentración en un tiempo determinado y sirve para analizar si una reacción es rápida o lenta y que factores pueden influir en ella. En nuestro entorno se puede vivenciar las reacciones químicas en todo lugar, algunas de ellas son lentas y otras ocurren a diferente velocidad y pueden ser tan rápidas que a veces no lo notamos, como en el caso de la visión que es una reacción muy rápida o la maduración de una fruta en la cual se necesitan días. Al calcular la velocidad promedio para cada intervalo se puede demostrar como la velocidad de una reacción química no es constante a medida que va transcurriendo, ya que la concentración de reactivos es cada vez menor. Para el mismo intervalo de tiempo, de 50 en 50 segundos, la velocidad media de la reacción va disminuyendo, aproximándose a 0, que es el valor que tendrá la velocidad cuando la reacción se haya completado. Es decir, todos los reactivos se hayan consumido por completo para transformarse en productos. En el desarrollo de los ejercicios propuestos y por medio de gráficas, se puede observar el comportamiento de una reacción: donde van desapareciendo reactivos, A y B, y va apareciendo el producto C. Es decir, la concentración de A, B y C varía a lo largo del tiempo. Determinar la velocidad de dicha reacción implica calcular la variación de esta concentración en la unidad de tiempo
BIBLIOGRAFÍA
Rosero L. Módulo de cinética Química. Universidad nacional abierta y a distancia UNAD-2012. Cinética: orden de reacción (abril de 2016) https://www.youtube.com/watch?v=ZZNEwz_NV4c
Disponible
en:
http://www.quimicafisica.com/node/143
R.S.Berry, S.A.Rice y J.Ross - “Physical Chemistry - Part 3 – Physical and Chemical Kinetics”, 1ª ed, 1980 – J.Wiley & Sons – (pág. 1117).
