Apuntes Sobre Veloc. De Reaccion

APUNTES 11 VELOCIDADES DE LAS REACCIONES Y EQUILIBRIO QUÍMICO En química , como en otras disciplinas interesa el estudio de cómo reaccionan las sustancias entre sí en dos aspectos: La extensión hasta donde tiene lugar la reacción; este aspecto está relacionado con las condiciones de equilibrio La velocidad con que se lleva a cabo la reacción 1. VELOCIDAD DE REACCION Todos los cambios químicos a nuestro alrededor se están produciendo constantemente. Varios procesos naturales ocurren muy lentamente , por ejemplo;: el crecimiento de los vegetales y animales , la oxidación de algunos metales como es el caso de materiales de hierro el desgaste o erosión de las rocas, la descomposición de los residuos etc. En química interesan los procesos o cambios rápidos , incluso de segundos e incluso en varios casos en forma espontánea La cinética química se ocupa del estudio de las velocidades de reacción y de los mecanismos a través de los cuales los reactantes se convierten en productos 2-

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE REACCION Teoría de las colisiones: Esta supone que las partículas ( moléculas, átomos, o iones) deben chocar entre sí. Esta colisión debe tener una energía suficiente para producir la denominada “energía de activación” Cualquier factor que aumente el número de colisiones por unidad de tiempo, debería acelera una reacción. Lo opuesto, es decir cualquier factor que disminuya el número de colisiones por unidad de tiempo, debería retardar una reacción química

La siguiente figura muestra como cambia la velocidad de una reacción con el tiempo Concentración

Tiempo

PRINCIPALES FACTORES 1.EFECTO DE LA CONCENTRACION A mayor concentración existen mayores de posibilidades de colisión por lo tanto aumenta la velocidad de reacción 2.EFECTO DE LA TEMPERATURA A mayor temperatura aumenta la velocidad de reacción 3.EFECTO DE LOS CATALIZADORES Catalizadores positivos: aumentan la velocidad de reacción Catalizadores negativos: disminuyen la velocidad de reacción La acción de un Catalizador se comprende mejor aplicando el concepto de “energía de activación”, que es la energía que debe ser superada para que una reacción se pueda producir

EQUILIBRIO QUÍMICO El fenómeno de equilibrio químico se aplica a las reacciones reversibles REACTANTES

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PRODUCTOS

Se establece un equilibrio lo que significa que las Velocidades de ambas reacciones se igualan. Velocidad de la reacción Directa

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Ejemplos de Reacciones Reversibles: 3Fe(s) + 4H2O(g) ==========

Fe3O4(s) + 4H2(g)

CaCO3 (s) ============= CaO(s) + CO2(g) 3H2(g) + N2(g) ============= 2NH3(g)

Velocidad de la reacción Inversa

EXPRESION DE LA CONSTANTE A (g)

+ B (g)

========== C (g)

´D (g)

Velocidad de la reacción de A + B ( reacción directa) Vd es directamente proporcional a las concentraciones molares de A + B Por lo tanto quedaría la siguiente expresión: Vd = Kd (A) (B) …Vi es directamente proporcional a las concentraciones molares de C +D Por lo tanto quedaría la siguiente expresión: Vi = Ki ( C ) ( D ) Si la velocidad de ambas reacciones son iguales Kd (A) (B) = Ki ( C ) (D) Redondeando, nos queda: Kd ( C ) (D) ----- = -----------Ki ((A) (B) ( C) ( D ) Keq = ----------------(A) (B) Generalizando :

A + 2B

======= C + 3D

( C) (D)3 Keq = ------------(A) (B)2

Sólo se aplica a los gases (g) y sustancias disueltas en solución (ac) NO se expresan los (l) y los (s) Generalizando: A(g) + B(l)

========= C(s) + D(g)

(D) K = ---------------(A) Ejemplos: 3Fe(s) + 4H2O(g) =============== Fe3O4 (s) + 4H2 (g) ((H2)4 K = -----------(H2O)4 Ejemplos para resolver N2(g) O2(g) ==============m 2NO(g) 4NH3 (g) + 5 O2)g) ============== 4NO (g) + 6 H2O (g) NH4Cl (s) =============== NH3(g) + HCl (g) BaCO3(s) ============ BaO (s) + SO2 (g) 2H2 (g) + O2(g) ============ 2 H2O (l) VALORES DE LA CTE K>1

Reacción se desplaza hacia la derecha. Predominan los Productos en el Equilibrio

K=1

Reactantes y Productos se encuentran en total equilibrio

K<1

Reacción se desplaza hacia la izquierda Predominan los reactantes en el equilibrio

FACTORES QUE AFECTAN LA POSICIÓN DEL EQUILIBRIO Principio de Le Chatelier: Cuando un sistema en equilibrio es perturbado, éste reacciona espontáneamente hacia una posición de equilibrio en la dirección que contraresta dicha perturbación. 1.-EFECTO DEL CAMBIO DE LA CONCENTRACIÓN Un aumento de la concentración de cualquiera sustancia desplaza el equilibrio en dirección contraria a la formación de esa sustancia y una disminución de la concentración de cualquiera sustancia desplaza el equilibrio hacia la formación de esa sustancia. 2.- EFECTO DE LA PRESION Un aumento de la presión el equilibrio se desplaza en sentido contrario a la formación del gas H2CO3 (ac) ============= H2O (l) + CO2 (g) Aumenta el CO2 3. EFECTO DE LA TEMPERATURA Un aumento de la temperatura en una reacción reversible exotérmica desplaza el equilibrio hacia la izquierda, es decir, en dirección contraria al desprendimiento del calor Un aumento de la temperatura en una reacción reversible endotérmica, proivoca un desplazamiento hacia la derecha. EFECTO DE LOS CATALIZADORES “LOS CATALIZADORES NO ALTERAN LOS EQUILIBRIOS”