Catalitzadors negatius
Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Química
Escrito el en 
catalán con un tamaño de 17,38 KB
L'orientació del xocs: Les molècules han de xocar en una direcció concreta.
Aquest està format pels reactius, que formen un aglomerat anomenat complex de transició o complex activat
. Aquest complex té sempre una energia superior a la dels reactius i els productes, per la qual cosa és molt inestable i la seva vida és molt curta. Aquesta teoria suposa que els reactius xoquen entre si i, abans de donar lloc als productes, passen per un estat intermedi formant un agregat anomenat complex de transició o complex activat.
Si els reactius estan tots dos en fase gasosa ( reacció homogènia ), trobarem que la probabilitat de contacte entre molècules és alta, i també ho és la possibilitat que la reacció sigui favorable.
Si els reactius estan tots dos en fase líquida ( reacció homogènia ), la possibilitat també és gran i la reacció és favorable.
Si es tracta de dos reactius en fase sòlida ( reacció homogènia ), el contacte entre les seves molècules serà petit. En general, en aquests casos tindrem velocitats de reacció petites.
Catalitzador d'enllaços febles. Els reactius, en aconseguir una estructura diferent, reaccionen amb facilitat i immediatament es desfà el complex. El catalitzador es recupera i teòricament no es malmet.Els catalitzadors intervenen en petites quantitats. De l'acció que produeixen, se'n diu catàlisi i de les reaccions, catalitzades.
Tipus de catalitzadors:Biocatalitzadors o enzims: Els enzims són molt específics, actuen damunt uns reactius concrets i en unes condicions determinades de temperatura, acidesa, concentració, etc.Químics: Catalitzadors de contacte: S'utilitzen en reaccions entre gasos i també líquids. Són catalitzadors sòlids i tenen molta superfície de contacte ( són porosos ). Com que els reactius i el catalitzador estan en fase diferent al procés, l'anomenem catàlisi heterogènia.
Catalitzadors transportadors: Són substàncies que estan en la mateixa fase que els reactius i modifiquen la velocitat en intervenir en la reacció formant productes intermedis amb energia d'activació menor. Al final de la reacció es regenera el catalitzador. Com que el catalitzador es troba en el mateix estat d'agregació que els reactius, direm que es tracta d'una catàlisi homogènia:
Els inhibidors o catalitzadors negatius: Disminueixen la velocitat de la reacció.Autocatalitzadors: Moltes reaccions generen productes que actuen com a catalitzadors de la mateixa reacció.
Existeixen verins o metzines dels catalitzadors que anul·len completament la seva activitat.
El que succeeix és que part dels productes resultants de la reacció es transformen i originen les substàncies de partença fins arribar a l'estat d'equilibri en què les velocitats de les reaccions directa i inversa s'igualen:En les condicions inicials, nosaltres disposem d'una certa quantitat de reactiu.Passant un cert temps, podem observar que la reacció s'ha iniciat i els reactius es transformen en productes.Els productes resultants es descomponen alhora que es formen i tornen a donar un altre cop els reactius.Arriba un moment en què la velocitat de la reacció directa i inversa s'iguala, i s'assoleix l'equilibri.
En aquest, encara que transcorri molt de temps, les condicions d'equilibri no varien mentre no es modifiquin les condicions externes del sistema. Continuen tenint el mateix nombre de partícules de reactius i de productes, però aquests han anat canviant.
En l'equilibri, les propietats macroscòpiques es mantenen invariables en el temps. A nivell microscòpic ( partícules ) continuen reaccionant; per això es diu que l'equilibri químic és un equilibri dinàmic.
A una temperatura determinada les condicions de l'estat d'equilibri són les mateixes sigui quina sigui la reacció des de la qual hem assolit l'equilibri.
Inicialment:Identificar les dades que ens donen.Identificar el que ens pregunten.Passos:Passar a molaritat ( concentració ) les dades, tant de reactius com de productes.Escriure l'equació química corresponent a la reacció.Aïllar l'incògnita mitjançant LAF:Finalment:Conclusió i resultat final amb les unitats corresponents.
El valor numèric de la constant d'equilibri ens informa de la tendència dels reactius a transformar-se en productes.Si el valor de la constant d'equilibri és menor que 1, implica que en l'equilibri la concentració de reactius és més gran que la concentració de productes.Si el valor de la constant d'equilibri és major que 1, significa que en l'equilibri la concentració de productes és més gran que la concentració de reactius. Per tant, la reacció afavorida és la formació de productes.
Actualment, es coneixen una sèrie de factors com la pressió, la temperatura, la concentració... Que modifiquen l'equilibri.
EQUILIBRIS HETEROGENIS : Equilibris homogenis: les substàncies estan en la mateixa fase.
Les reaccions de precipitació són aquelles en les quals els ions de diferents dissolucions interaccionen per formar com a mínim un producte sòlid (insoluble).
La solubilitat es pot expressar de diverses maneres. Les més usuals són: mols de solut / litre de solució, grams de solut / litre dissolució, grams de solut / 100 ml de dissolució, grams de solut / 100 grams de dissolvent.La majoria de les dissolucions de substàncies sòlides són processos endotèrmics i d'augment d'entropia. Per tant, per a cada temperatura s'estableix un equilibri de solubilitat. També es pot comprovar que com més temperatura més solubilitat.
Anomenem producte de solubilitat d'una dissolució saturada d'un compost, al producte de les concentracions dels ions que constitueixen el compost, elevades als seus coeficients estequiomètrics.
Podem establir tres situacions diferents:El producte de les concentracions dels ions en solució és menor que el valor del producte de solubilitat. Significa que no es troben en cap condició d'equilibri i la solució encara no és saturada, per tant, no es forma precipitat. En cas d'haver-hi sòlid, aquest es dissol.
En aquest cas es forma precipitat fins aconseguir l'equilibri.Efecte de l'ió comú:
Si tenim una sal poc soluble en equilibri amb els seus ions, i hi afegim un ió comú es formarà més precipitat, ja que l'equilibri s'haurà desplaçat.Efecte de l'ió salí:
Si en una dissolució saturada d'una sal insoluble, hi afegim alguna dissolució d'un compost de manera que algun dels seus ions en dissolució formi una substància insoluble, és a dir, un precipitat amb algun ió de la sal insoluble, per formar el compost insoluble; l'efecte serà una disminució de la concentració de l'ió en qüestió i per tant l'equilibri es desplaçarà dissolent més compost.
Aquest efecte és Déu a la llei de Le Chatelier, ja que el sistema ha de contrarestar la pertorbació. Així una disminució de la concentració d'algun ió fa desplaçar l'equilibri cap a la seva formació, i el precipitat insoluble es dissol progressivament fins a aconseguir igualar el valor del seu producte de solubilitat.
Un dels mètodes més emprats per a la separació de determinats ions en dissolució està basat en la precipitació d'aquest i no del ions que ens interessen, per això s'anomena precipitació fraccionada o selectiva.
En conseqüè ncia, per saber en quina situació tenim una reacció concreta, serà suficient determinar la relació entre la concentració de productes i la concentració de reactius en aquest moment. Aquesta relació de les concentracions s'anomena quocient de reacció.
La teoria de l'estat de transició:
A mig camí entre els reactius i els productes, s'esdevé un complex activat.Aquest està format pels reactius, que formen un aglomerat anomenat complex de transició o complex activat
. Aquest complex té sempre una energia superior a la dels reactius i els productes, per la qual cosa és molt inestable i la seva vida és molt curta. Aquesta teoria suposa que els reactius xoquen entre si i, abans de donar lloc als productes, passen per un estat intermedi formant un agregat anomenat complex de transició o complex activat.
Influència de la concentració en la velocitat de reacció:
Si augmentem la concentració dels reactius, s'incrementa el nombre de molècules per unitat de volum i, d'acord amb la teoria de les col·lisions, en haver-n'hi major quantitat, hi haurà també més probabilitat de xocs eficaços entre si. La velocitat de reacció és proporcional a la concentració dels reactius.Influència de la temperatura en la velocitat de reacció:
En augmentar la temperatura, creix el nombre de molècules que tenen l'energia d'activació necessària per reaccionar encara que l'energia global no creixi gaire. Per això, si la reacció s'escalfa, generalment s'accelera la reacció.Influència de l'estat físic dels reactius en la velocitat de reacció:
Si els reactius estan en fase sòlida, tenen molta importància les seves condicions. Així, fent reaccionar àcid clorhídric amb ferro, si aquest està en forma de bloc, reaccionarà lentament. Si el ferro hi és en pols o en llimalles, la reacció serà molt energètica, ja que la superfície de ferro exposada a l'àcid en aquest cas és infinitament major, i hi ha moltes més probabilitats de xocs eficaços.Si els reactius estan tots dos en fase gasosa ( reacció homogènia ), trobarem que la probabilitat de contacte entre molècules és alta, i també ho és la possibilitat que la reacció sigui favorable.
Si els reactius estan tots dos en fase líquida ( reacció homogènia ), la possibilitat també és gran i la reacció és favorable.
Si es tracta de dos reactius en fase sòlida ( reacció homogènia ), el contacte entre les seves molècules serà petit. En general, en aquests casos tindrem velocitats de reacció petites.
Si es tracta de reaccions on els reactius estan en diferent estat físic ( reaccions heterogènies ), dependrà en cada cas de la textura de cada fase.Influència de l'energia d'activació en la velocitat de reacció:
L'energia d'activació indica el nivell mínim d'energia que han de posseir les molècules perquè tinguin la possibilitat de xocar amb altres i que es produeixin xocs eficaços.Influència dels reactius
Tots els reactius tenen energies d'activació diferents. Si l'energia d'activació és petita, la reacció transcórrerà fàcilment.Influència dels catalitzadors
Els catalitzadors són substàncies que modifiquen la velocitat de les reaccions rebaixant l'energia d'activació. Intervenen en la reacció formant compostos reactiu-Catalitzador d'enllaços febles. Els reactius, en aconseguir una estructura diferent, reaccionen amb facilitat i immediatament es desfà el complex. El catalitzador es recupera i teòricament no es malmet.Els catalitzadors intervenen en petites quantitats. De l'acció que produeixen, se'n diu catàlisi i de les reaccions, catalitzades.
Tipus de catalitzadors:Biocatalitzadors o enzims: Els enzims són molt específics, actuen damunt uns reactius concrets i en unes condicions determinades de temperatura, acidesa, concentració, etc.Químics: Catalitzadors de contacte: S'utilitzen en reaccions entre gasos i també líquids. Són catalitzadors sòlids i tenen molta superfície de contacte ( són porosos ). Com que els reactius i el catalitzador estan en fase diferent al procés, l'anomenem catàlisi heterogènia.
Catalitzadors transportadors: Són substàncies que estan en la mateixa fase que els reactius i modifiquen la velocitat en intervenir en la reacció formant productes intermedis amb energia d'activació menor. Al final de la reacció es regenera el catalitzador. Com que el catalitzador es troba en el mateix estat d'agregació que els reactius, direm que es tracta d'una catàlisi homogènia:
Els inhibidors o catalitzadors negatius: Disminueixen la velocitat de la reacció.Autocatalitzadors: Moltes reaccions generen productes que actuen com a catalitzadors de la mateixa reacció.
Existeixen verins o metzines dels catalitzadors que anul·len completament la seva activitat.
Mecanismes de reacció:
La majoria de reaccions químiques no transcorren tal com s'indica en l'equació estequiomètrica, sinó que es realitzen mitjançant una seqüència de reaccions senzilles, anomenades reaccions elementals. La suma d'aquestes reaccions elementals ens dóna la reacció global.EQUILIBRI QUÍMIC: Si tenim una reacció on els reactius R es transformen en productes P, arribarà un moment en el qual, tot i haver-hi reactius, no augmenten els productes; en aquest punt, la reacció estarà en condicions d'equilibri.El que succeeix és que part dels productes resultants de la reacció es transformen i originen les substàncies de partença fins arribar a l'estat d'equilibri en què les velocitats de les reaccions directa i inversa s'igualen:En les condicions inicials, nosaltres disposem d'una certa quantitat de reactiu.Passant un cert temps, podem observar que la reacció s'ha iniciat i els reactius es transformen en productes.Els productes resultants es descomponen alhora que es formen i tornen a donar un altre cop els reactius.Arriba un moment en què la velocitat de la reacció directa i inversa s'iguala, i s'assoleix l'equilibri.
En aquest, encara que transcorri molt de temps, les condicions d'equilibri no varien mentre no es modifiquin les condicions externes del sistema. Continuen tenint el mateix nombre de partícules de reactius i de productes, però aquests han anat canviant.
En l'equilibri, les propietats macroscòpiques es mantenen invariables en el temps. A nivell microscòpic ( partícules ) continuen reaccionant; per això es diu que l'equilibri químic és un equilibri dinàmic.
A una temperatura determinada les condicions de l'estat d'equilibri són les mateixes sigui quina sigui la reacció des de la qual hem assolit l'equilibri.
Constants d'equilibri:
Podem dir que la reacció està en equilibri quan es formen les mateixes quantitats que es descomponen de productes, és a dir, quan la velocitat de la reacció directa és igual a la velocitat de la reacció oposada o indirecta.Llei d'acció de masses (LAM):
És una constant el valor de la qual prové del quocient entre les concentracions dels productes en equilibri elevades al seu coeficient estequiomètric i les concentracions dels reactius en equilibri elevades al seu respectiu coeficient estequiomètric a una determinada temperatura.Per a la resolució dels exercicis d'equilibri, és convenient seguir un mètode general:Inicialment:Identificar les dades que ens donen.Identificar el que ens pregunten.Passos:Passar a molaritat ( concentració ) les dades, tant de reactius com de productes.Escriure l'equació química corresponent a la reacció.Aïllar l'incògnita mitjançant LAF:Finalment:Conclusió i resultat final amb les unitats corresponents.
Interpretació de la constant d'equilibri:
El valor numèric de la constant d'equilibri ens informa de la tendència dels reactius a transformar-se en productes.Si el valor de la constant d'equilibri és menor que 1, implica que en l'equilibri la concentració de reactius és més gran que la concentració de productes.Si el valor de la constant d'equilibri és major que 1, significa que en l'equilibri la concentració de productes és més gran que la concentració de reactius. Per tant, la reacció afavorida és la formació de productes.
Actualment, es coneixen una sèrie de factors com la pressió, la temperatura, la concentració... Que modifiquen l'equilibri.
Llei de Le Chatelier
: És la generalització de tots els efectes dels factors que modifiquen l'equilibri. Va ser anunciada pel científic francès H. L. Le Chatelier i simultàniament per l'alemany K.F. Braun. Si un sistema es troba en equilibri i rep una pertorbació des de l'exterior que modifica qualsevol dels factors que determinen l'equilibri, i per tant, modifica l'estat d'equilibri, els sistema evolucionarà contrarestant l'efecte de la pertorbació, és a dir, desplaçant-se cap al costat que compensi la modificació.Efecte de les concentracions
: Si tenim un sistema en equilibri, podem modificar el seu estat afegint o retirant algunes de les espècies que intervenen en l'equilibri.Quan en un sistema en equilibri, s'augmenta la concentració d'una substància, el sistema evoluciona en el sentit que tendeixi a disminuir aquesta substància. En el cas de disminució, l'equilibri es desplaça en el sentit d'augmentar la concentració de l'espècie.Efecte de la pressió i del volum:
Només afecta els components gasosos de les reaccions.La pressió que exerceixen els gasos sobre el recipient depèn del nombre de xocs d'aquestes partícules contra les parets del recipient que els conté. El nombre de xocs augmenta si hi ha més partícules ( molècules ) en el medi.Efecte de la temperatura:
Quan disminuïm la temperatura d'un sistema en equilibri, aquest evoluciona cap al sentit exotèrmic, ja que la reacció allibera energia. Si, per contra, augmentem la temperatura, l'equilibri es desplaça cap al sentit en el qual absorbeixi energia ( endotèrmic ), i, d'aquesta manera, es contraresta l'efecte exterior.Els catalitzadors provoquen que s'arribi més aviat a l'equilibri, augmenten la velocitat de reacció disminuint l'energia d'activació d'aquesta, però no modifiquen l'equilibri.EQUILIBRIS HETEROGENIS : Equilibris homogenis: les substàncies estan en la mateixa fase.
Equilibris heterogenis:
són aquells en què totes les espècies que intervenen en la reacció no es troben en la mateixa fase i que comprenen reaccions entre sòlids i gasos, entre sòlids i dissolucions ( líquids ) o entre líquids purs i dissolucions o gasos. Podem dir que en les equilibris heterogenis en l'expressió de la constant d'equilibri no s'inclouen els sòlids o líquids purs.Reaccions de precipitació
: Quan en una reacció es forma un sòlid, diem que s'ha format un precipitat.Les reaccions de precipitació són aquelles en les quals els ions de diferents dissolucions interaccionen per formar com a mínim un producte sòlid (insoluble).
Solubilitat i producte de solubilitat
: Anomenarem solubilitat a la màxima quantitat d'una substància que es dissol en una determinada quantitat ( massa o volum ) de dissolvent a una determinada temperatura o, dit d'una altra manera:Definim solubilitat d'un solut en un dissolvent com la concentració que té un solut dins del dissolvent quan la dissolució està saturada, mesurada a una temperatura determinada. Així podem parlar de:Substà ncies solubles
El sòlid en la dissolució es dissocia totalment en els seus ions.Substà ncies poc solubles
La forma sòlida i els ions en què es pot dissociar estan en equilibri.La solubilitat es pot expressar de diverses maneres. Les més usuals són: mols de solut / litre de solució, grams de solut / litre dissolució, grams de solut / 100 ml de dissolució, grams de solut / 100 grams de dissolvent.La majoria de les dissolucions de substàncies sòlides són processos endotèrmics i d'augment d'entropia. Per tant, per a cada temperatura s'estableix un equilibri de solubilitat. També es pot comprovar que com més temperatura més solubilitat.
Producte de solubilitat
: El producte de dues constants, és una altra constant que anomenem constant de solubilitat o producte de solubilitat.Anomenem producte de solubilitat d'una dissolució saturada d'un compost, al producte de les concentracions dels ions que constitueixen el compost, elevades als seus coeficients estequiomètrics.
Relació entre solubilitat i producte de solubilitat
: El valor del producte de solubilitat ens indica la màxima concentració del compost que podem tenir en dissolució. Per tant, ens fixa el valor del producte de les concentracions en equilibri dels seus ions. Així podem dir que la relació entre una substància poc soluble en dissolució amb els seus respectius ions és la solubilitat. Seqüència de passos:partir de la relació entre la solubilitat i el producte de solubilitat, podem predir si una determinada substància en dissolució precipitarà o no.Podem establir tres situacions diferents:El producte de les concentracions dels ions en solució és menor que el valor del producte de solubilitat. Significa que no es troben en cap condició d'equilibri i la solució encara no és saturada, per tant, no es forma precipitat. En cas d'haver-hi sòlid, aquest es dissol.
Situació d'equilibri
El producte de les concentracions és més gran que el que admet la dissolució, per tant estem en situació de sobresaturació.En aquest cas es forma precipitat fins aconseguir l'equilibri.Efecte de l'ió comú:
Si tenim una sal poc soluble en equilibri amb els seus ions, i hi afegim un ió comú es formarà més precipitat, ja que l'equilibri s'haurà desplaçat.Efecte de l'ió salí:
Si en una dissolució saturada d'una sal insoluble, hi afegim alguna dissolució d'un compost de manera que algun dels seus ions en dissolució formi una substància insoluble, és a dir, un precipitat amb algun ió de la sal insoluble, per formar el compost insoluble; l'efecte serà una disminució de la concentració de l'ió en qüestió i per tant l'equilibri es desplaçarà dissolent més compost.
Aquest efecte és Déu a la llei de Le Chatelier, ja que el sistema ha de contrarestar la pertorbació. Així una disminució de la concentració d'algun ió fa desplaçar l'equilibri cap a la seva formació, i el precipitat insoluble es dissol progressivament fins a aconseguir igualar el valor del seu producte de solubilitat.
Precipitació fraccionada
: En molts processos industrials o simplement en les anàlisis químiques, tenim dissolucions en les quals estan presents diversos ions. En alguns casos no interessa que hi hagi determinats tipus d'ions perquè interfereixin en el procés que volem dur a terme.Un dels mètodes més emprats per a la separació de determinats ions en dissolució està basat en la precipitació d'aquest i no del ions que ens interessen, per això s'anomena precipitació fraccionada o selectiva.
En conseqüè ncia, per saber en quina situació tenim una reacció concreta, serà suficient determinar la relació entre la concentració de productes i la concentració de reactius en aquest moment. Aquesta relació de les concentracions s'anomena quocient de reacció.