Cinética química. Explica de qué factores depende la velocidad de una reacción química temperatura, concentración de los reactivos y presencia de




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fecha de publicación21.12.2015
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MODELO 15


  1. Cinética química. Explica de qué factores depende la velocidad de una reacción química (temperatura, concentración de los reactivos y presencia de catalizadores).

La cinética química es la parte de la química que trata de la velocidad con que suceden las reacciones, de los factores que influyen en ella y del mecanismo a través del cual los reactivos se transforman en productos.

La velocidad de reacción representa la rapidez de reacción.

La explicación cómo ocurren las reacciones químicas nos acercan dos teorías.

Teoría de las colisiones

Según esta teoría, el choque o colisión garantice la reacción entre las sustancias qie intervienen. Las partículas deben cumplir:

  • Disponer de la energía cinética suficiente que provoca la rotura de los enlaces para la fomación de una nueva sustancia.

  • Colisionar con la debida orientación.

Entonces es un choque eficaz y da la reacción entre reactivos.

Teoría del complejo activado

Cuando las moléculas se aproximan, aparece una deformación que, en el choque, da lugar a un estado intermedio de alta energía y corta duración: el complejo activado. Sólo se llega a formar si las moléculas de los reactivos disponen de una energía igual o superior a la energía de activación, característica de cada reacción.
Ya sabemos que velocidad depende de la temperatura a la que ocurre y de las concentraciones de las sustancias que reaccionan. Directamente influye también la presencia de catalizador, la naturaleza, el estado físico, etc.
TEMPERATURA

Experimentalmente comprobamos que la elevación de T produce el aumento de la velocidad de reacción. Matemáticamente lo expresa la ecuación de Arrhenius que muestra ka influencia te la T sobre la constante de velocidad, k, de la que depende la velocidad.

A= la fracuencia de las colisiones

e= número igual a 2,7182...

Ea= energía de activación (kJ.mol-1)

R= constante de los gases = 8,314 J.K-1 mol-1 = 0,082 atm.L. K-1 mol-1

T= temperatura absoluta (K)

Podemos deducir que k es directamente proporcional a la frecuencia de choques. Si ↑ T, aumenta la energía y la cantidad de las partículas que tienen la energía de activación. Lo provoca mayor probabilidad de choques eficales y la reacción es más rápida.
CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS

Expresamos por la Ley de velocidad

k = constante que depende de T

concentraciones molares

X, Y = coeficientes pero no son coeficienes estequiométricos de la reacción

Un aumento de la concentración de los reactivos favorece la velocidad de reacción porque el aumento del número de parículas produce un aumento del número de colisiones eficales.
CATALIZADOR

Es una sustancia que cambia la energía de activación lo cual modifica la velocidad. Aunque participa en la racción, finalmente queda inalterado, por lo que no consta como reactivo ni como producto.

Pueden ser:

  • Positivos +. Son los que aumentan velocidad y disminuyen energía de activación.

  • Negativos – o inhibidores. Son los que disminuyen velocidad y aumentan energía de activación.

  1. Basándote en la siguiente reacción:

2HCl(aq)0,5M + Zn(s) → ZnCl2 + H2↑ a 25°C

di que va a ocurrir con su velocidad si:

  1. utilizamos un catalizador negativo » disminuye

  2. utilizamos ácido clorhídrico 0,05 M » aumenta, ↓ concentración

  3. utilizamos polvo de cinc muy fino » aumenta, ↑ superficie =↑v

  4. enfriamos la mezcla con hielo » disminuye, ↓T

  5. calentamos la mezcla con un mechero de Bunsen » aumenta, ↑ T

  6. utilizamos polvo de cinc grueso » disminuye, ↓superficie =↓v

  7. utilizamos un catalizador positivo » aumenta

  8. utilizamos ácido clorhídrico 1,5 M » disminuye, ↑ concentración




  1. Pon dos ejemplos de reacciones muy lentas y dos de muy rápidas.

Lentas: 4 Fe + 3 O2 + H2O → 2 Fe2O3 + H2O Corrosión del hierro

C6H12O6 bacterias 2 C2H5OH + 2 CO2 Fermentación de glucosis
Rápidas: 2 KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2 H2O Neutralización

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O Combustión del propano


  1. Las leyes de los gases. Explica las leyes de Boyle-Mariotte, Charles-Gay-Lussac, la ley completa de los gases, la ley de los gases ideales, la ley de la mezcla de gases y la ley de Henry. Pon ejemplos.




  • Ley de Boyle-Mariotte

El volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión, siempre que la temperatura se mantenga constante.

Si ↓V entonces ↑número de choques entre las moléculas y el recipiente » ↑P




  • Ley de Charles y Gay-Lussac

El volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, mientras que la presión se mantenga constante.

Si ↑T entonces ↑número de choques y para mantener P=cte ↑V


Las resume la fórmula
La ley completa de los gases

  • Ley de Avogadro

Volúmenes iguales de gases diferentes, medidos en las mismas condiciones de P y T, contienen el mismo número de moléculas.

Así un mol de cualquier gas en condiciones normales (1atm de P y 273K/0°C de T) ocupa 22,4l que se sonoce como volumen molar normal.

El volumen de un gas es directamente proporcional a su número de moles.


  • Ecuación de estado de los gases

  1. P.V=k » V=k. R – la constante universal de los gases.

  2. =k´ » V=k´.T V=R..n → P.V=n.R.T Su valor es 8,31 J.K-1.mol-1

  3. V=k´´.n

  • Ley de Dalton de las presiones parciales

La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada gas en las mismas condiciones de temperatura.








  • Ley de Henry

Disolución de gases en líquidos

Un aumento de la presión incrementa la solubilidad de los gases, ya que aumenta el número de choques contra la superficie del líquido y favorece la formación de enlaces entre el líquido y el gas. Esta relación se denomina ley de Henry:

La solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión del gas sobre la disolución.

Este efecto observamos al destapar una botella de una bebida gaseosa. Cuando la botella está cerrada no aparecen burbujas, pero después de abrirla las vemos por todo el líquido. Indican que el gas no puede disolverse.


  1. Comprimimos un gas con un volumen inicial de 3 l, y que se encuentra a 740 mmHg y 25ºC hasta condiciones normales de P y T (760 mmHg y 25ºC). ¿Cuál será el nuevo volumen? ¿Qué número de moles de gas contiene el recipiente? Notas: pasa los grados centígrados a kelvin (K = ºC + 273). 1 atm=760 mmHg. R=0,082 atm·l /K·mol

V1= 3 l

P1= 740 mmHg = 0,97 atm V1. P1= V2. P2

P2= 760 mmHg = 1 atm V2=

T= 25°C = 25 + 273 = 298 K

V2 = ??? P.V = n.R.T

n= ??? n=


  1. Si ahora añadimos al recipiente 2 g de otro gas (nitrógeno) sin variar ni volumen ni temperatura, ¿cuál será la presión total de la mezcla y la presión parcial de cada gas?

VGas= 2,91 l = cte

PGas = 1 atm nNitr. = M (N2) = Mr = 2.14 = 28

nGas = 0,12 mol

mNitrogeno = 2 g PNitr. .V = nNitr. R.T

T = 298 K PNitr. =

R = 0,082

PNitrogeno = ??? PT = PG + PN = 1 + 0,59 = 1,59 atm

PTotal = ???

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