QUÍMICA 2º Bachillerato QUÍMICA 2º Bachillerato REACCIONES QUÍMICAS Y VELOCIDAD DE REACCIÓN Metodología Experimental y Aprendizaje de la Física y Química

QUÍMICA 2º Bachillerato

REACCIONES QUÍMICAS YVELOCIDAD DE REACCIÓN

Metodología Experimental y Aprendizaje de la Física y Química

Ana Rey Barroso11 de Diciembre de 2013

r=k·C A

·C B

OBJETIVOS__________________________________________• Conocer el significado de la velocidad de una reacción química. • Idear y valorar experiencias que permitan obtener la ecuación de velocidad de una reacción. • Comprender el significado del mecanismo de una reacción. • Conocer las teorías que explican cómo transcurren las reacciones químicas y la evolución de la energía del sistema a medida que se produce la reacción. • Entender los factores que influyen en la velocidad de una reacción y aprender a modificarlos en el sentido que permitan acelerar o retardar los procesos químicos según nos convengan. • Valorar la importancia de los catalizadores como modificadores de la velocidad de una reacción.

r=k·C A

·C B

CONTENIDOS________________________________________

1) Conceptos previos

2) Velocidad de reacción

3) Mecanismo de reacción química

4) Teoría de colisiones y del complejo activado

5) Energía de reacción y activación

6) Factores que influyen en la velocidad de reacción

r=k·C A

·C B

REACCIONES QUÍMICAS Y VELOCIDAD DE REACCIÓN_______________________

1) CONCEPTOS PREVIOS

Cambios químicos, se producen nuevas sustancias que no existían antes del cambio y pueden desaparecer algunas de las que había. Es decir, estos cambios alteran la naturaleza de las sustancias implicadas.

COMBUSTIÓN Petróleo

Plástico

SÍNTESIS

r=k·C A

·C B

Una reacción química es un proceso en el que una o varias sustancias iniciales se transforman en otra u otras sustancias finales distintas de las de partida.

Ecuación química: H2O (l) H2 (g) + O2 (g)

REACTIVOS PRODUCTOS + +

2 2

2) VELOCIDAD DE REACCIÓN

Definición de velocidad: variación de la concentración de reactivo o producto por unidad de tiempo

Transcurso de la reacción (con el tiempo)

aA + bB cC + dD

REACTIVOS DESAPARECEN

PRODUCTOS APARECEN

Variación de las cantidades con el

tiempoVELOCIDAD

DE REACCIÓN

AA

dCr

dt B

B

dCr

dt

CC

dCr

dt D

D

dCr

dt


r=k·C A

·C B

REACTIVOS

PRODUCTOS

REACTIVOS PRODUCTOS

tiempo


Ley de velocidad o ecuación de velocidad: Expresión matemática que relaciona la velocidad de reacción con las concentraciones de los reactivos-productos involucrados

aA + bB cC + dD

1 1 1 1 CA B DdCdC dC dCr

a dt b dt c dt d dt

n mA Br k C C


r=k·C A

·C B

k: constante de velocidadn, m: órdenes parciales de reacciónn+m: orden total de reacción


aA + bB cC + dDDeterminación experimentalMétodo de velocidades iniciales(conversión 5-10%)

n mA Br k C C


r=k·C A

·C B

CA0

(M)

CB0

(M)

∆t(s)

∆CA

0

(M)

∆CB0

(M)

r0

(M/s)

0,05 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,2 0,05

0 0 0

1 1

n mA BA B

C Cr k C C

a t b t

0 0 0 0 0, ' , ln( ) ln( ') ln( ) nB A AC cte r k C r k n C

0 0 0 0 0, '' , ln( ) ln( '') ln( ) mA B BC cte r k C r k m C

0ln( )r

0ln( )C

pte=n, mo.o.=ln(k’), ln(k’’)

3) MECANISMO DE REACCIÓN

A + B AB A Br k C C


r=k·C A

·C B

Proceso a través del cual transcurre una reacción

Simple

Complejo

Una etapa Varias etapas

A + 2B AB2

A + B AB

AB + B AB2

1 A Br k C C

2 AB Br k C C

La velocidad de la reacción global dependerá de las velocidades de las etapas elementales, ETAPA LIMITANTE

ORDEN DE REACCIÓN

4) TEORÍA DE COLISIONES Y DEL COMPLEJO ACTIVADO


r=k·C A

·C B

Teoría de colisiones (Lewis, 1918)Explica el mecanismo de reacción a escala molecularo Para que dos sustancias

reaccionen es necesario que se produzca el choque o colisión entre sus moléculas, en la orientación adecuada.

o Es necesario, además, que las moléculas posean la energía suficiente para que se rompan unos enlaces en las moléculas de reactivo y se formen otros nuevos en las moléculas de productos.

Teoría del complejo activado o estado de transición (Eyring, 1935)Completa la anterioro Si dos moléculas chocan entre

sí y poseen la energía suficiente, se produce entre ellas un compuesto intermedio, denominado complejo activado, formado por las dos moléculas juntas y cuyos enlaces no son definitivos.

5) ENERGÍA DE REACCIÓN Y ACTIVACIÓN


r=k·C A

·C B

EN

ER

GÍA

C de R

REACTIVOS

PRODUCTOS

Complejoactivado

EN

ER

GÍA

C de R

REACTIVOS

PRODUCTOS

Complejoactivado

REACCIÓN ENDOTÉRMICA

REACCIÓN EXOTÉRMICA

CALOR DE REACCIÓN

CALOR DE REACCIÓN

DH>0 (se absorbe calor)Flujo de calor desde el medio

al sistema

DH<0 (se desprende calor)Flujo de calor desde el

sistema al medio

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

exp

aEk AR T

Ecuación de Arrhenius

6) FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN


r=k·C A

·C B

TEMPERATURAexp

aEk A

R T

T EC N Choques

Moléculas con E>Ea



r=k·C A

·C B

TEMPERATURACONCENTRACIÓN (o P en fase gas)

Probabilidad de choques n mA Br k C C

http://www.fisica-quimica-secundaria-bachillerato.es/animaciones-flash-interactivas/quimica/cinetica_quimica_factor_concentracion.htm



r=k·C A

·C B

TEMPERATURACONCENTRACIÓN

SUPERFICIE DE CONTACTO

NATURALEZA DE LAS SUSTANCIAS

Reacciones redox

Formación de enlaces

Fase gas o en disoluciónr> que fase sólida

Fe2+ + Cu2+ → Fe3+ + Cu+

2 NO(g) + O2 (g) → 2 NO2 (g)

2 KI +Pb(NO3)2 2 KNO3 +PbI2



r=k·C A

·C B

TEMPERATURACONCENTRACIÓNSUPERFICIE DE CONTACTO(reacciones heterogéneas)

En la interfase S-L, S-G, G-L

Superficie de contacto

Grado de división



r=k·C A

·C B

CATALIZADORES Aumenta la velocidad de reacción Se recupera en las mismas condiciones

tras la etapa catalítica Modifica el mecanismo de reacción, no

el equilibrio termodinámico

Catálisis homogénea Catálisis heterogénea Catálisis enzimática

BIBLIOGRAFÍA______________________________________- H. Scott-Fogler. Elementos de ingeniería de las

reacciones químicas, Pearson Educación (2001).

- http://recursostic.educacion.es

- http://fisicayquimicaenflash.es

- http://www.fisica-quimica-secundaria-bachillerato.es

REACCIONES QUÍMICAS YVELOCIDAD DE REACCIÓNr=k

·C A·C B

Gracias por vuestra atención

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