CINÉTICA QUÍMICA

Integrados por:

CATALISIS ENZIMATICA

• Las enzimas son sustancias de naturaleza proteica.

• Las sustancias que actúan con las enzimas se llaman sustrato.

• Así, la enzima que actúa sobre un lípido se llama lipasa.

PROMOTORES E INHIBIDORES

Las sustancias llamados inhibidores, nada más disminuyen o retardan la actividad catalítica

Los promotores, son los que aumentan la actividad catalítica cuando se agregan al sistema que contiene el catalizador

VENENOS CATALITICOSSon sustancias extraordinariamente pequeñas paralizan gradualmente la actividad de un catalizador hasta llegar a anularla por completo

PO

R E

JEM

PLO

En el proceso industrial para obtener el acido sulfúrico por el método del contacto

Las sustancias que envenenan los catalizadores son también generalmente venenosos para los organismos

AUTOCATALISIS Se producen que una sustancia

es capaz de actuar como catalizador sobre la reacción.

Por ejemplo: Desdoblamiento del acetato de

etilo en etanol de ácido acético. La valoración del ácido oxálico

con permanganato.

MECANISMOS DE UNA REACCION

La ruta que efectúa una reacción se llama

mecanismo

Los pasos elementales se define como

unimoleculares ,biomoleculares o termoleculares

, de acuerdo con el número de moléculas de

reactivos) que participan en ellos.

Si un mecanismo tiene varios pasos

elementales , la velocidad global está

determinada por el paso más lento , el

llamado paso determinante de la

velocidad

una ecuación química global balanceada no indica mucho con respecto de cómo se lleva a cabo la reacción

La suma de varias etapas elementales, representan el avance de la reacción global a nivel molecular

La secuencia de etapas elementales que conducen a la formación del producto es el mecanismo de reacción

Como ejemplo de un mecanismo de reacción, considere la reacción entre óxido nítrico y oxígeno:

Supongamos que sean en dos etapas elementales

2NO(g) + O2(g) ⎯→ 2NO2(g)

La ecuación química global, que representa el cambio total, está dada por la suma de las etapas elementales:

SUSTENTACIÓN EXPERIMENTAL DE LOS MECANISMOS DE

REACCIÓN

¿Cómo podemos sustentar si es correcto el mecanismo que se propone para una reacción en particular?

la descomposición del peróxido de hidrógeno se podría tratar de detectar la presencia de los iones por métodos espectroscópicos.

Para la reacción del yoduro de hidrógeno, la detección de átomos de yodo confirmaría el mecanismo en dos etapas

LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA

La cinética química tiene por objeto predecir la velocidad de las reacciones químicas y describir el curso de las mismas.

Los factores que afectan la velocidad de reacción son principalmente la naturaleza y concentración de las sustancias reaccionantes, la temperatura y catalizadores.

La ley de acción de las masa de velocidad de una reacción química es proporcional a las concentraciones de la sustancias.

VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN

La cinética química es el área de la química

que se ocupa del estudio de la velocidad

o rapidez, con que ocurre una reacción

química

Cinética se refiere a la velocidad de reacción,

que se refiere al cambio en la

concentración de un reactivo o de un

producto con respecto del tiempo (M/s).

Sabemos que cualquier reacción puede

representarse a partir de la ecuación general:

Reactivos → productos

En la siguiente figura se ilustra el progreso de una reacción sencilla donde las moléculas de A se convierten en moléculas de B:

Avance de la reacción A → B a intervalos de 10 s, durante un periodo de 60 s. ⎯Inicialmente sólo están presentes las moléculas de A (esferas grises). Al avanzar el

tiempo, se forman las moléculas de B (esferas rojas).

La rapidez se expresa asi:

En general , es mas conveniente expresar la rapidez de reacción en términos de cambios en la concentración en cuanto el tiempo

Donde Δ [A] y Δ[B] son los cambios en la concentración (molaridad) en determinado periodo Δ t.

RAPIDEZ DE REACCIÓN Y ESTEQUIOMETRIA

Para reacciones con estequiometria sencilla del tipo A → B

La rapidez se expresa ya sea en términos de disminución de la concentración del reactivo con el tiempo, –Δ[A]/Δt, o bien como el aumento de la concentración del producto con el tiempo, Δ[B]/Δt.

En ella desaparecen dos moles de A por cada mol de B que se forma; esto es, la rapidez con la cual se forma B es la mitad de la rapidez con la cual A desaparece. De esta manera, la rapidez puede expresarse como:

Ejemplos:

La rapidez está dada por:

En general, para la reacción:

aA + bB → cC + dD⎯

1.- Escriba las expresiones de la rapidez para las siguientes reacciones, en función de la desaparición de los reactivos y de la aparición de los productos:

Solución a) Debido a que todos los coeficientes estequiométricos son iguales a 1,

b) Aquí los coeficientes son 4, 5, 4 y 6, por lo que: 4NH3 (g) + 5O2 (g) → 4NO (g) + 6H2O (g)

2.-Considere la siguiente reacción:

4NO2 (g) + O2 (g) → 2N2O5 (g)

Suponga que en un momento determinado durante la reacción, el oxígeno molecular está reaccionando con una rapidez de 0.024 M/s.

a) ¿Con qué rapidez se está formando el N2O5?

b) ¿Con qué rapidez está reaccionando el NO2?

tenemos:

Solución a) A partir de la expresión de rapidez anterior tenemos:

Por tanto,

b) Aquí tenemos:

De manera que: