Objetibo 3.1

Obj 3.1 Rapidez de Reacción.

Rapidez de reacción

La Rapidez (o velocidad) de reacción está conformada por la rapidez de formación y la rapidez de descomposición. Esta rapidez no es constante y depende de varios factores, como la concentración de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reacción y el estado físico de los reactivos. Uno de los factores más importantes es la concentración de los reactivos. Cuanto más partículas existan en un volumen, más colisiones hay entre las partículas por unidad de tiempo. Al principio, cuando la concentración de reactivos es mayor, también es mayor la probabilidad de que se den colisiones entre las moléculas, y la rapidez es mayor. A medida que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la probabilidad de colisión y con ella la rapidez de la reacción. La medida de la rapidez de reacción implica la medida de la concentración de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la rapidez de una reacción necesitamos medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo, o bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo. La rapidez de reacción se mide en unidades de concentración/tiempo, esto es, en (mol/l)/s es decir moles/(l·s).

Teorías para explicar la rapidez de las reacciones químicas.

La rapidez de las reacciones pueden ser explicadas por dos teorías:

• Teorías de colisiones o teorías de choques.
• Teorías de las velocidades absolutas de reación de Henry Eyring o teoría del estado de agregación.

Teorías de colisiones o teorías de choques:

propuesta por Max Trautz y William Lewis en 1916 y 1918. cualitativamente explica como reacciones químicas ocurren y porque las tasas de reacción difieren para diferentes reacciones.

Esta teoría está basada en la idea que partículas reactivas deben colisionar para que una reacción ocurra, pero solamente una cierta fracción del total de colisiones tiene la energía para conectarse efectivamente y causar transformaciones de los reactivos en productos. Esto es porque solamente una porción de las moléculas tiene energía suficiente y la orientación adecuada (o ángulo) en el momento del impacto para romper cualquier enlace existente y formar nuevas.Cuantos más choques con energía y geometría adecuada exista, mayor la velocidad de la reacción.

Energía de activación: cantidad minima de energía nacesaria para la ruptura o formación de un enlace químico.

La Teoría del Estado de Transición: es una teoría que explica la velocidad de reacción de reacciones químicas elementales. La teoría asume la existencia de un tipo especial de equilibrio químico entre los reactivos y el complejo activado o estado de transición, una estructura intermedia inestable por su alta energía.

Complejo activado: es una estructura intermedia entre el material inicial y el que se logra al final de proceso.

Obj 3.3 Catalizadores e importancia

CATALIZADORES: es una sustancia química, simple o compuesta, que modifica la velocidad de una reacción química, interviniendo en ella pero sin llegar a formar parte de los productos resultantes de la misma.

La catálisis es el proceso por el cual se aumenta o disminuye la velocidad de una reacción química. Los catalizadores pueden actuar de dos maneras , la primera formando un compuesto intermedio y la segunda, absorción.

Por ejemplo, los que reducen la velocidad de la reacción son denominados “catalizadores negativos” o inhibidores . A su vez, las sustancias que aumentan la actividad de los catalizadores son denominados catalizadores positivos o promotores, y las que los desactivan son denominados venenos catalíticos.

Obj 3.5 Equilibrio químico

El equilibrio químico es un estado del sistema en el que no se observan cambios a medida que transcurre el tiempo. Así pues, si tenemos un equilibrio de la forma:

a A + b B= c C + d Da A

Se define la constante de equilibrio Kc como el producto de las concentraciones en el equilibrio de los productos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, para cada temperatura.

Factores que afectan el equilibrio químico.

Existen diversos factores capaces de modificar el estado de equilibrio en un proceso químico, como son la temperatura, la presión, y el efecto de la concentración. La influencia de estos tres factores se puede predecir, de una manera cualitativa por el Principio de Le Chatelier, que dice lo siguiente: si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo ( temperatura, presión o concentración), el sistema evoluciona de forma que se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.

• Efecto de la temperatura:si una vez alcanzado el equilibrio, se aumenta la temperatura, el equilibrio se opone a dicho aumento desplazándose en el sentido en el que la reacción absorbe calor, es decir, sea endotérmica.
• Efecto de la presión: si aumenta la presión se desplazará hacia donde existan menor número de moles gaseosos, para así contrarrestar el efecto de disminución de V, y viceversa.
• Efecto de las concentraciones: un aumento de la concentración de uno de los reactivos, hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de productos, y a la inversa en el caso de que se disminuya dicha concentración. Y un aumento en la concentración de los productos hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.

Reacción Endotermica: son aquella en la cual hay absorción de calor. (+)

Reacciones Exotermica: Son aquellas donde se desprende calor. (-)

Ejercicios.

Se tiene en equilibrio el ácido bromhídrico, el bromo y el hidrogeno gaseoso, en un recipiente de 10 litros de capacidad y a la temperatura de 300°K. Calcular la constante de equilibrio, si las cantidades de las especies presentes son: 0,4 moles de Hbr, 0,8 moles de H₂ y 0,8 moles de Br₂

reacción:  2Br ------------ H₂ + Br_{2         todas las especies estan en estado gaseoso}

En un recipiente de 1 litro de capaciodad se colocan 10 gramos de NO y 20 gramos de NO₂ a la temperatura de 25 °C. Sabiendo que la constante de equilibrio (Ke) es 8,42x10-2. Calcule la concentración de N₂O₃ en equilibrio:  NO + NO₂ ---------- N₂O₃   todas las especies estan en estado gaseoso

Los catalizadores poseen gran importancia en los procesos investigar sobre ello