contenido de quimica iv medio 2012

5/14/2018 Contenido de Quimica IV Medio 2012 - slidepdf.com

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LICEO AUGUSTO D’HALMAR CONTENIDO DE QUIMICA IV MEDIO 2012DEPTO DE : QUIMICAProfesora: Rosa Ramírez Molina CINÉTICA QUÍMICA

Cristian Vargas 4°___ Util iza el texto de estudio como apoyo

LAS REACCIONES QUÍMICAS UNA REORDENACIÓN DE ÁTOMOS

Las reacciones químicas suponen una reordenación de átomos capaz de transformar productosobtenidos del petróleo en medicamentos o detergentes, de hacer más fácilmente digeribles losalimentos o en convertir ciertos minerales en objetos de acero o cobre; de obtener del aire productoscomo el amoniaco o partir de una grasa y obtener jabón después de una serie de reacciones.

La reordenación de átomos no puede hacerse en cualquier dirección sino en la que, en cada casomarca el sentido de espontaneidad; durante el proceso se desprende o se absorbe energía delentorno y presenta un punto final de equilibrio, del que no se puede pasar sin alterar las condicionesexternas.

La reordenación de los átomos y la energía asociada al proceso requiere tiempo. La cinéticaquímica se ocupa precisamente de la velocidad a que transcurren esos procesos y de la forma decontrolarla. Ese control que podemos realizar sobre las reacciones químicas es más fácil si se conocela manera en que tienen lugar los cambios químicos, es decir, el mecanismo de reacción.

El conocimiento detallado del mecanismo de acción de un medicamento permite controlar unahemorragia o dosificar de manera correcta la administración de un antibiótico. El de la acción de la luzsolar sobre los contaminantes atmosféricos nos permite comprender la formación del smogfotoquímico y su acción sobre nuestro hábitat.

La cinética química se preocupa como vimos anteriormente del estudio de la velocidad de reacción

y de los factores que influyen sobre ella. Esta área de la Química estudia los mecanismos de reaccióna nivel molecular modificando condiciones como la temperatura, presión y la concentración que hacenvariar el tiempo en que sucede un proceso químico.

VELOCIDAD DE REACCIÓN

.

1

Si agregamos calor como un fósforo encendido a unpoco de gas reacciona de manera violenta en unaexplosión. Otras reacciones, sin embargo, no son tanrápidas como la anterior. Por ejemplo la oxidación delhierro en presencia del aire húmedo ( corrosión) puede

durar varios años.

Uno de los objetivos de los químicos es la utilizaciónpractica de las reacciones química. Entre otros requisitos,para que una reacción sea de utilidad debe transcurrir auna velocidad razonable.



¿Qué es la velocidad de reacción?

“ La veloc idad de una reacc ión química se def ine como la d isminución en l aconcentrac ión de uno de los react ivos o e l aumento en la concentrac ión decualquiera de los productos en un intervalo de tiempo determinado ”

Si consideramos la siguiente reacción general

a A + bB c C + d D

La velocidad media (Vm ) con que transcurre la reacción se puede determinar mediante cualquiera delas siguientes expresiones:

1 ∆ [A] 1 ∆ [B] 1 ∆ [C] 1 ∆

[D]

Vm = – = – = =

a ∆ t b ∆ t c ∆ t d∆ t

∆ [A] representa la variación en la concentración de la sustancia A y donde a representa el númerode moles de dicha sustancia que interviene en la ecuación química que describe la reacción; ∆ [B]representa la variación en la concentración de la sustancia B y b representa el número de moles deB; etc. El signo negativo indica que la sustancia desaparece con el tiempo. El signo negativo hace quela velocidad sea positiva cuando disminuye la cantidad presente de A o B pues ∆ [A] o ∆ [B] < O

molesLa velocidad de reacción se mide en :

Litro segundo

DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

Para medir la velocidad de una reacción se elige el reactivo cuya variación sea más fácil de medir.Por ejemplo, si uno de los productos de la reacción es un gas, se puede medir la velocidaddeterminando el volumen de gas que se desprende en un tiempo determinado. Por ejemplo el ácidoclorhídrico ( HCl) reacciona con el magnesio para formar cloruro de magnesio e hidrógeno deacuerdo con la siguiente reacción:

2 HCl + Mg MgCl2 + H2

Para medir la velocidad de reacción se puede llevar a cabo la siguiente experiencia:

Se monta una bureta con HCl sobre un matraz que contiene un trozo de magnesio en su interior. Al abrir la llave de la bureta el ácido caerá sobre el magnesio, iniciándose la reacción de producciónde hidrógeno gaseoso que se puede medir en el desplazamiento del émbolo de una jeringa como sepuede apreciar en el siguiente montaje



2

En algunos casos, para determinar la velocidad de una reacción es necesario detenerla aintervalos regulares de tiempo para medir la masa de la sustancia elegida; pero este método puedeser poco preciso, ya que se producen perdidas de sustancia, la reacción no se detieneinstantáneamente etc.

En muchos casos no es posible, medir directamente la masa o el volumen de una sustancia. Eneste caso cualquier propiedad física que varíe durante la reacción puede utilizarse para medir lavelocidad de la misma siempre y cuando exista una relación matemática entre el valor de dichapropiedad y la cantidad de sustancia transformada. Por ejemplo en sustancias coloreadas como elpermanganato de potasio se puede medir el tiempo de decoloración.

Ejercicios Resueltos

1.- Escribe la expresión de la velocidad de reacción en función de la concentración de cadauna de las especies que intervienen en el proceso de obtención del amoníaco. Lareacción de formación del amoníaco es:

3 H2 + N2 2 NH3

1 ∆ [H2 ] ∆ [N2 ] 1 ∆ [NH3 ]Respuesta: v = – = – =

3 ∆ T ∆ T 2 ∆ T

El resultado nos indica que la velocidad de reacción se puede calcular a distintos intervalos detiempo a través de la especie más fácil de analizar, ya sea el nitrógeno, el hidrógeno o el amoniaco.

Para determinar la velocidad dereacción se mantendrá constante el flujode ácido clorhídrico y mediremos elvolumen que ocupa el hidrógeno aintervalos regulares de tiempo ( porejemplo cada 10 segundos. Los resultadosde la experiencia se pueden graficar y elestudio de la gráfica (calculo de lapendiente ) nos determina la velocidad dereacción.

Se puede repetir la experiencia utilizandola variación de la concentración del ácido

utilizado, lo cual nos permitirá estimarcuál es la influencia que, sobre laconcentración, tiene la concentración deuno de los reactantes



32.- Exprese la expresión de la velocidad de reacción para la siguiente reacción:

N2 O4 2 N O2

Respuesta: ∆ [N2 O4 ] 1 ∆ [ NO2]V = – =

∆

T 2 ∆ T

La estequiometría de la reacción nos indica que por cada mol de N2O4 que desaparece

(reacciona) se forman dos moles de NO2 ; por lo tanto la reacción de formación de NO2 , será el

doble que la de desaparición del N2 O4 .

3.- Una reacción A B pasó de ser 0,1 M a ser 0,01 M en 1 minuto y 40segundos. Calcular la velocidad promedio de la reacción en ese tiempo.

Respuesta: ∆ [A ] 0,01M – 0,1M

V = – = = 9 x 10 –4

M/s

∆T 100 s

d) I–

+ ClO –

C l –

+ OI –

e) 3 O2 2 O3

f) 4 NH3 + 5 O2 4 N O + 6 H2 O

g) I2 + H2 2 H I

EJERCICIOS

Expresa la velocidad de las siguientes reacciones:

a) 4 PH3 P4 + 6 H2

b) 3 C2 H2 C6 H6

C) 2 N O Cl 2 NO + Cl2



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TEORÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

Para que una reacción química se realice es necesario que se produzca la ruptura de enlaces delos reactantes y la formación de otros enlaces diferentes en los productos de reacción.

De acuerdo a esto, es evidente que el tipo de enlace que tengan los reactantes va a constituir unfactor determinante a considerar en la velocidad de reacción. Por ejemplo la formación de agua enuna reacción de neutralización ácido –base es instantánea.

H+

+ OH–

H2 O ( reacción instantánea)

Mientras que la formación de H2O a partir de sus componentes H2 y O2, a temperatura ambiente

prácticamente no se produce; es necesario aplicar energía en forma de una chispa

2 H2 + O2 2 H2 O ( no se produce sin aporte de energía )

El ejemplo anterior nos indica que la reacción es prácticamente instantánea cuando no hay queromper enlaces, mientras que en los compuestos que se deben romper enlaces y necesitanposteriormente un reordenamiento de átomos la velocidad de reacción es mucho menor.

Estos factores los estudiaremos más adelante cuando analicemos los factores que influyen en lavelocidad de reacción.

TEORÍA DE LAS COLISIONES.

Para que se produzca una reacción química, según esta teoría, es necesario que los átomos omoléculas choquen entre sí, pero puede ocurrir que dos moléculas choquen y no se produzca reacciónalguna. Por lo tanto es necesario definir las condiciones necesarias para que un choque sea eficaz. Lateoría de las colisiones la podemos resumir en los siguientes puntos.

1 .- Para que dos sustancias reaccionen es necesario que las partículas que forman dichas sustanciaschoquen entre sí.

2.- La mayor parte de las reacciones químicas se desarrollan a través de varios pasos elementales,cada uno de los cuales requiere solamente el choque de dos o tres partículas.

3.- No todas las colisiones son eficaces, es decir, no todos los choques dan lugar a la formación denuevas partículas. Para que una colisión sea eficaz las partículas deben tener la energía y laorientación adecuadas. Ejemplo:

Para la reacción A2 + B2 2 AB



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a) Choque eficaz +

b) Choque no eficaz +

A2 puede ser hidrógeno y B2 puede ser un elemento como Cl2 , Br2 , I2 , O2 etc.

4.- Cada etapa elemental tiene una cierta energía característica, llamada energía de activación, pordebajo de la cual no se produce la reacción. Tan sólo las partículas cuya energía sea superior ala energía de activación darán lugar a colisiones eficaces.

5.- La eficacia de una colisión también depende de que dicha colisión se produzca con la orientaciónadecuada, de modo que se pongan en contacto aquellos puntos de las moléculas, las partesactivas, que son los responsables de que tenga lugar la reacción.

TEORÍA DEL ESTADO DE TRANSICIÓN

Esta teoría postula que la reacción transcurre con un paso previo de un complejo molecular, en elcual aún no se han roto los enlaces de las moléculas reaccionantes y tampoco se han formado losenlaces de los productos de reacción.

A este estado se le llama estado de transición y al complejo molecular complejo activado.

Desde un punto de vista energético, el estado de transición tiene más energía que las moléculasque entran en colisión o que resultan de ella.

Si las moléculas que chocan en una etapa no aportan la energía suficiente no se podrá formar eseestado de transición y no habrá cambio químico.

Los estados de transición son muy inestables; tienen una vida muy corta. No es posible aislarloscomo si de una especie química se tratara, utilizarlos como una pintura, un pegamento o un herbicida.Pero están presentes en el proceso de endurecimiento del adhesivo o en el mecanismo de acción delherbicida.

No deben ser confundidas las especies intermedias de un mecanismo de reacción con estosestados de transición. Aquéllos son estables aunque se forman y se destruyen durante la reacción.Los estados de transición son inestables.



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∆ E

Ea Reactantes

∆ E = –

Productos

Coordenada de reacción

∆ E

E a

Productos

∆ E = +

Reactantes

Reacción exotérmica

Reacción endotérmica



Coordenada de reacción7

El estado de transición es inestable debido a la alta energía que contiene proveniente de laenergía cinética de las moléculas reaccionantes ( energía de activación). Posteriormente ese complejoactivado evolucionará a su posición más estable energéticamente desprendiendo una determinadacantidad de energía, y según sea esa energía respecto a la de activación, tendremos un procesoexotérmico o endotérmico como se pueden apreciar en los gráficos anteriores.

En cualquier caso, es importante no relacionar velocidad de reacción rápida con un procesoexotérmico y velocidad de reacción lenta con un proceso endotérmico.

La variable que determina que una velocidad de reacción sea rápida o lenta es el valor de laenergía de activación o energía mínima para alcanzar el complejo activado, cuya formación no sólonecesita una energía, sino además la orientación adecuada.

Lo que siempre se cumple es que: “ Cuanto más baja sea la energía de activaciónen un proceso químico más rápida será

lavelocidad de reacción”

FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN.

En principio, cualquier variable externa puede afectar a la velocidad de un proceso, acelerándolo oretardándolo. La carencia de influencia sólo puede afirmarse después de una confirmaciónexperimental.

Algunos factores modifican la velocidad de una reacción facilitando o dificultando las colisionesefectivas de¡ mecanismo de reacción. Otros, como los catalizadores, modifican el propio mecanismode reacción.

1.- Concentración de los reactantes: A medida que la reacción transcurre, lasconcentraciones de las especies presentes van cambiando y cambia también la velocidadde reacción. Ésta concluye al hacerse cero (la reacción se para) cuando lasconcentraciones son las del equilibrio químico o cuando se agota alguno de losreactantes.

El estudio experimenta¡ de la influencia de la concentración de los reactantes sobre la velocidad de

una reacción proporciona datos que permiten establecer una relación empírica llamada ecuación develocidad. La velocidad es una función de las concentraciones:

V = f ( [A], [B], [C] ……)

En general, podemos decir que la reacción química en los medios en que los reactantes estánconcentrados es más rápida que en los medios diluidos. Las reacciones químicas que ocurren enuna sola etapa se aceleran al aumentar la concentración de los reactantes.



En algunos casos especiales, la ecuación anterior se puede representar mediante una ecuaciónmatemática tan sencilla como

V= k [A]α

[B]β

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los exponentes α, β , etc., reciben el nombre de órdenes parciales de reacción con respecto alos reactantes A, B, etc. Pueden ser positivos, negativos o nulos, enteros o fraccionarios. Su sumase denomina orden total de reacción.

La variable k se denomina coeficiente de velocidad y su valor depende del resto de lascondiciones del experimento.

Sobre la base de esta ecuación de velocidad se puede proponer un hipotético mecanismo dereacción que la justifique.

Cuando hay una etapa mucho menos probable que las demás suele ser determinante de lavelocidad de reacción en su conjunto. En estos casos la ecuación de velocidad refleja la velocidad conque se producen los cambios químicos en esa etapa.

Ejemplo de influencia de la concentración en la velocidad de reacción

2.- Temperatura: La subida de temperatura puede provocar un aumento, una disminucióno prácticamente no afectar al valor del coeficiente de velocidad de reacción. En algunasreacciones la velocidad es máxima a una cierta temperatura y menor tanto atemperaturas más altas como más bajas.

De todos los casos anteriores, el comportamiento más frecuentemente observado esque al aumentar la temperatura también aumenta la velocidad de reacción. Esto se debeal hecho de que al aumentar la temperatura aumenta su agitación térmica; esto es, se

Si ponemos una vela sobre un plato conagua y la cubrimos con un vaso deprecipitados observaremos que a medidaque el oxígeno del aire encerrado bajo elvaso se consume y la llama comienza adisminuir en intensidad (disminuye lavelocidad de la combustión) hasta aapagarse al llegar al agotamiento deloxígeno. Podemos apreciar que el oxígenose agota porque el nivel del agua sube



incrementa la energía cinética media de sus partículas. Por tanto será mayor el númerode partículas que tienen la energía suficiente como para que la colisión sea efectiva

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3.- Grado de división de los reactantes: La pulverización o fragmentación de losReactantes deberá acelerar cualquier proceso, pues aumenta la superficie de contactoentre los reactantes.

4.- Presencia de catalizadores: Un catalizador es una especie química que aumenta lavelocidad de una reacción química. El efecto puede ser observado aún con pequeñascantidades de catalizador.

Un catalizador participa en un nuevo mecanismo de reacción; abre una nuevaalternativa, sin suprimir la vía anterior del mecanismo de reacción para pasar de

reactantes a productos, con una nueva secuencia de etapas y de especies intermedias.

Como consecuencia, la reacción es más rápida. Se llega a la situación final deequilibrio más rápidamente, sin que esa situación final de equilibrio resulte modificada.

Las especies intermedias en que participa el catalizador reaccionan en una etapaposterior para dar productos. El catalizador se regenera y puede ser recuperado. Elcatalizador no se consume y no aparece en la estequiometría de la reacción. Uncatalizador no provoca la reacción, sólo la acelera. Si un proceso químico carece deafinidad, de tendencia a la evolución, la presencia de catalizadores no hará que haya

En una olla de presiónllamada comúnmente ollamarmicoc se puedenalcanzar temperaturas másaltas que en recipientesabiertos. Las reaccionesquímicas que tienen lugardurante la cocción de losalimentos son más rápidas

La agitación disminuye eltiempo necesario para que sedisuelva el azúcar en una taza decafé



reacción química.

El efecto de los catalizadores son altamente específicos. Si unos mismos reactantes pueden darlugar a varios productos, la presencia de un catalizador hará que, preferentemente, se produzca unade ellas. Esto se aprecia sobre todo en reacciones de química orgánica en que dos reactantes puedenproducir varios isómeros.

10Los catalizadores presentes en los seres vivos reciben en nombre de enzimas

A altas temperaturas, como las que se producen en el interior de un cilindro del motor deautomóvil, los gases de nitrógeno y oxígeno reaccionan para dar monóxido de nitrógeno, de acuerdo

a la siguiente reacción:

N2 + O2 2 N O

Cuando se libera a la atmósfera el NO reacciona con el oxígeno formando NO2, un gas muy venenosode color pardo muy sofocante.

2 N O + O2 2 N O2

El dióxido de nitrógeno, junto a las emisiones de monóxido de carbono hace que las emisiones de

los automóviles sean consideradas como una fuente muy importante de la contaminación atmosférica.Por ello es que se han implementado los convertidores catalíticos

El objetivo de los convertidores catalíticos es doble ya que por una parte transforman los gases NO

y NO2 a N2 y O2 y por otra, transforman los hidrocarburos no quemados a CO2 y H2O

O 2 + CO2 + N2 +

H2 O

¡PARA SABER MÁS! ¿Sabes cuál es la función de unconvertidor catalítico de un automóvil?

Cilindro

Escape

Convertidorcatalítico

Tubo de escape



O2 + CO + NO

5.- Otros factores que también afectan a la velocidad de reacción: Naturaleza deldisolvente, acidez o basicidad del medio, salinidad de las disoluciones, presión, campomagnético terrestre, campo gravitatorio, electricidad estática atmosférica (tormentas),

tamaño y forma del recipiente, presencia de inhibidores, etc.

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ECUACIÓN CINÉTICA

A la ecuación que relaciona la velocidad de reacción con las variables que influyen sobre ella se lellama ecuación cinética. En el caso de reacciones homogéneas, las variables que modifican lavelocidad de reacción son; la concentración, la presencia de catalizadores, el grado de división de losreactantes y la temperatura. Por lo tanto, la ecuación cinética es función de ellas.

V = f ( concentración, temperatura, catalizadores, división reactantes)

Por ejemplo anteriormente analizamos que en el caso de la concentración de los reactantes unareacción determinada se podía representar como:

V= k [A]α

[B]β

ORDEN DE REACCIÓN

Se llama orden de reacción a la suma de los ordenes parciales respecto a cada uno de losreactantes:

Orden de reacción : α + β

Para determinar el orden de reacción basta calcular los ordenes parciales α y β que no tienenpor qué coincidir con los coeficientes estequiométricos a o b de una reacción:

Recuerda que una reacción química se puede representar por:

a A + b B c C + d D

¿Sabes que? Los inhibidores: son especies queretardan una reacción química. Su forma de actuación escompletamente distinta de la de los catalizadores. Suelenreaccionar muy rápidamente con alguno de los reactantes oespecies intermedias, impidiendo que continúe la cadena depasos que llevan de reactantes a productos.



Para encontrar el orden de reacción respecto al reactante A, se mantiene constante laconcentración del reactante B y se varía la de A de forma que la ecuación de velocidad queda como:

V = K’ [A] α

siendo K’ = K [B]β

Si tomamos los logaritmos de la ecuación cinética anterior nos queda:

Log v = Log K’ + α Log [A]12

Ecuación de una recta de la forma y = mx + n , cuya pendiente nos dará el orden de reacciónrespecto al reactivo. De igual manera, se puede calcular el orden de reacción respecto al reactivo B.

Log v

Pendiente = α

Log [A]

las ecuaciones de velocidad más simples son para las reacciones de orden cero, uno o dos comoaparecen en el cuadro que sigue:

Reacción Global Orden de

Reacción

Ecuación de

velocidad

Concentración en

función del tiempoR P O V = K [A] f = [A] i – k tR P 1 V= K [A] f [A] f = [A] i e –k t

R P 2 V= K [A] f 2 1 1

= + k t[A] f [A] i

Importante: El orden de reacción siemprese define en términos de concentración dereactantes no de productos



R = reactantes K = constante de velocidad e = fracción de moléculas con energíaP = productos [A] i =concentración inicial superior a la energía de activación V = velocidad [A] f = concentración final

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MECANISMO DE REACCIÓN Y MOLECULARIDAD

Cuando se comparan los órdenes de reacción de cada uno de los componentes con suscorrespondientes coeficientes estequiométricos, se observa que en la mayor parte de las reaccionesno coinciden. Esta falta de coincidencia se debe a que la reacción está formada realmente porreacciones sencillas que se denominan etapas elementales o reacciones elementales , porquepresentan el modo en el que transcurre la reacción a escala molecular.

La secuencia de estas etapas elementales que explican la manera por la que los reactantes setransforman en productos se llama mecanismo de reacción. Por ejemplo para la siguiente reacción:

A + B Productos

La ecuación cinética es:

V= k [A] [B]

En dicha ecuación observamos que el orden de reacción del compuesto A es uno, igual que sucoeficiente estequiométrico; y lo mismo sucede con el compuesto B. A estas reacciones en las quecoinciden los órdenes de reacción de los reactantes con sus coeficientes estequiométricos se les

Importante: El orden de una reacción se puede predecir sinhacer tantas operaciones. Así si en una reacción mantenemosconstante la concentración de una especie y al duplicar laconcentración de la otra especie la velocidad se hace 2 vecesmayor, podemos deducir que el orden será 1; ya que siconsideramos la siguiente ecuación de velocidad:

V = K’ [A]α

Y hacemos [A’] = 2 [A] y la velocidad resultante V’ = 2V esevidente que α tiene que ser 1. Igualmente si al duplicar laconcentración de A la velocidad aumenta cuatro veces, eslógico pensar que el exponente α debe ser 2. Finalmente si lavelocidad se incrementa 9 veces el valor de α será 3



llama reacciones elementales. Estas se producen en un solo choque o en una sola etapa. En lasreacciones elementales, y sólo en ellas se denomina molecularidad al número de moléculas queintervienen en el proceso. En el ejemplo anterior, como se trata de una reacción elemental, podemosdecir que la molecularidad es dos, una de A, y otra de B.

Analicemos ahora la siguiente reacción:

A2 + B2 2 A B

14Que tiene la siguiente ecuación cinética, obtenida de manera experimental

V = K [ A2 ]

En este ejemplo, las ordenes de reacción no coinciden con los coeficientes estequiométricos, porlo tanto no se trata de una reacción elemental.

Para explicar la cinética de las reacciones no elementales se supone que está ocurriendo unasecuencia de reacciones elementales en la que no podemos ver los productos intermedios formados,es decir solamente vemos los reactantes iniciales y los productos finales. En este caso podemossuponer una serie de etapas sencillas como:

A2 2 A’

A’ + B2 AB + B’

A’ + B’ AB

El resultado de los tres procesos nos daría la reacción:

A2 + B2 2 A B

A’ y B’ son los productos intermedios no observados y para confirmar que este mecanismo escorrecto, hemos de comprobar que la ecuación cinética deducida a partir de él coincide con laecuación cinética encontrada experimentalmente.

Ejemplo 1 de problema: En una reacción química entre dosreactantes A y B se han obtenido los siguientes datosexperimentales:

[ A ] mol /l [B] mol /l V mol /l sExperimento 1 0,1 0,1 1,35 x 10

–3

Experimento 2 0,2 0,1 2,70 x 10 –3

Experimento 3 0,2 0,1 5,40 x 10 –3

Determine: a) La ecuación cinéticab) El valor de la constante de velocidad



Respuesta: a) Se observa que al duplicar la concentración de cada uno de los reactantesmanteniendo el otro constante, se duplica la velocidad. Por lo tanto la ecuación cinética es:

V= k [A] [B]

15b) Si despejamos k de la ecuación cinética obtenemos:

VK =

[A ] [B]

reemplazando los valores del experimento 1 en la ecuación obtenemos:

1,35 x 10 –3

mol l–1

s –1

K = = 1,35 x 10 –1

mol–1

l s –1

(0,1 mol l–1

) (

0,1 mol l–1

)

si repetimos el cálculo usando los valores del experimento 2 y 3 debemos llegar al mismoresultado de K.

Ejemplo 2: El compuesto A se descompone espontáneamente al dejarlo en un recipiente de vidriode acuerdo a la reacción A 2B. Se han obtenido los siguientes datos para la

velocidad de reacción, en función de la concentración inicial de A.

[ A] ( Mol/l ) V (Mol/l s)Experimento 1 0,040 1,02 x 10 –3

Experimento 2 0,050 1,02 x 10 –3

Experimento 3 0.070 1,02 x 10 –3

Determine: a) La expresión de la velocidadb) El orden de la reacción

Respuesta: a) Se puede apreciar que la velocidad permanece constante al variar la concentracióninicial de A. Luego la expresión de la velocidad es Vo = constante.

b) El orden de la reacción es n = 0, ya que

Vo = K [A ] in

y Vo = constante indica que [A ] in

= 1 luego n = 0

La velocidad de esta reacción sólo se verá influida por los catalizadores o la temperatura.



Autoevaluación

1.- Explica con ayuda de la teoría de las colisiones el aumento en la velocidad de reacción quetiene lugar cuando se aumenta la superficie de contacto de los reactantes.

2.- ¿Qué factores influyen sobre la velocidad de una reacción? Explica que influencia tiene cada unode estos factores?

16 3.- ¿Por qué un fósforo no se enciende espontáneamente al entrar en contacto con el aire?

4.- Defina: a) Reacción exotérmicab) Reacción endotérmicac) Energía de activación

5.- Indica si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones relativas a la acción de uncatalizador:

Siempre aumenta la velocidad de una reacción No se consumen en el proceso Está presente sin participar en el proceso Son específicos

6.- Si quemamos carbón en atmósfera de aire, la reacción es heterogénea ya que losreactantes están en distinta fase. ¿Cómo será más rápida la reacción con carbónpulverizado o en trozos grandes?. Justifica tu respuesta.

7.- ¿Qué sucede en una reacción química a medida que disminuye la concentración de losreactantes? ¿ Y si uno de ellos se agota?

8.- ¿Qué se entiende por inhíbidor de una reacción?

9.- ¿Cuál es la función de los convertidores catalíticos de los automóviles?

10.- Indica si es cierto o falso la siguiente afirmación. Usando como base la energía deactivación. “Si una reacción es fuertemente exotérmica se realiza a gran velocidad”

11.- El estudio experimental de una reacción entre los reactantes A y B ha dado lossiguientes resultados:

[A] (mol/l) [B] (mol/l) V (mol/l s)Experimento 1 0,05 0,05 1,27 x 10

–4

Experimento 2 0,10 0,05 2,54 x 10 –4

Experimento 3 0,10 0,10 5,08 x 10 –4

Determina la ecuación de velocidad y el valor de la constante.

12.- Defina:a) Estado de transiciónb) Complejo activado



c) Orden parcial de reacciónd) Enzimase) Molecularidad

13.- Expresar la velocidad de formación de productos y de desaparición de reactantes de lassiguientes reacciones:

a) N2 + 3 H2 2 NH317

b) Cl2 + H2 2HCl

c) 2 C2 H6 + 7 O2 4 CO2 + 6 H2 O

d) 2 N2 O4 4 N O + 2 O2

AUTOEVALUACION

1.- La velocidad de una reacción química esta determinada por la cantidad de productos quese forman o la cantidad de reactantes que desaparecen en un intervalo de tiempo entreotros , la velocidad puede ser afectada por :I.- Naturaleza de los reactivosII.- TemperaturaIII.- La forma del recipiente ,a pesar de tener el mismo volumenIV .- Del número de choques efectivos entre los componentesSon correctas :A) I , II y IV B) II, III y IV C) I ,III y IV D) III y IV E) Todas

2.-Cuando la velocidad de una reacción química es extremadamente baja , puede atribuirse a :

I.- Los reactantes no están en contacto ,debido a una baja concentraciónII.- Esta desfavorecida termodinamicamenteIII.- Uno de los reactantes esta en una concentración limitanteIV.- Se requiere la participación simultanea de un gran número de elementos entre

productos y reactantesSon correctas :

A) I y II B) I ,II y III C) III y IV D) Sólo II E) Todas

3.- La combustión de la madera puede ocurrir lentamente o en forma explosiva . Estadiferencia de velocidad de reacción puede atribuirse a :A) El tubo de madera y la presión parcial de O2 atmosféricoB) La humedad y tamaño de las partículas de maderaC) La relación combustible / comburente es menor a 1D) La relación combustible / comburente es mayor a 1E) Ninguna de las anteriores

4.-Para la siguiente reacción : N2 + 3H2 2NH 3, la expresión matemática de la velocidadde reacción esta dada por:

A) V = K NH 3 2

B) V = K N2 3H2



C) V = K N2 + H23

D) V = K N2 H23

E) V = K N 2

H 6

185.- Cuando una reacción es reversible:

I.- La velocidad directa es igual a la velocidad inversa en el equilibrioII.- Los reactantes tienden a regenerarseIII.- La composición de la reacción es constanteSON CORRECTAS:A) Sólo IB) Sólo IIC) I y II

D) II y IIIE) I, II y III

6.- La teoría de las colisiones establece que todo factor que aumente el número de choquesefectivos entre los reactantes de una reacción, hará que ésta sea más rápida y, todofactor que disminuya el número de choques entre los reactantes, hará a la reacción más

lenta. Entonces, indique en cuál de las siguientes alternativas se disminuirá la velocidadde la siguiente reacción:

N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH3(g)A) Aumentar la presiónB) Disminuir la temperatura

C) Aumentar la concentración de N2(g)D) Agregar un catalizador específicoE) Aumentar la concentración de H 2(g)

7.- La velocidad de una reacción química es mucho mayor cuando se le agrega una enzima, en

relación a cuando no está presente esa enzima. Esto es porque:A) Las enzimas aumentan la temperatura de reacción.B) Actúan como catalizadores aumentando la energía de activación.C) Actúan como catalizadores disminuyendo la energía de activación.D) Aumentan la formación de productos.E) Disminuyen la energía de reacción.



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