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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:
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... ![]() 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 ![]() ![]() 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:
2HCl(aq)0,5M + Zn(s) → ZnCl2 + H2↑ a 25°C di que va a ocurrir con su velocidad si:
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
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 ![]()
![]() Si ↑T entonces ↑número de choques y para mantener P=cte ↑V ![]() Las resume la fórmula La ley completa de los gases
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.
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. ![]() ![]() ![]() ![]()
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.
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= ![]()
VGas= 2,91 l = cte PGas = 1 atm nNitr. = ![]() 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 = ??? |