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• ¿Qué unidad química usamos para cuantificar los reactantes o productos de un cambio químico?
• Cuando se tiene soluciones ¿Cómo se llama la unidad de concentración que relaciona las moles de soluto por litro de solución?
• ¿Todas las reacciones químicas se dan a la misma velocidad? • ¿Cómo es la velocidad de reacción del sodio con el agua comparado
con la reacción entre el potasio y el agua?
2 Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g)↑
2 K(s) + 2H2O(l) 2 KOH(ac) + H2(g) ↑ http://youtu.be/Qow4VmTdwsE
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Conceptos previos
Reacciones químicas
C6H2(NO2)3CH3(s)→ 6CO(g)+2.5H2(g)+1.5N2(g)+C(s)
Combustión del carbón
Reacciones químicas que sucede lentamente.
Explosión del TNT
C(s) + ½ O2(g) → CO(g)
CO(g) + O2(g) → CO2(g)
C(s) + O2(g) → CO2(g)
Reacción química que sucede muy rápidamente
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Velocidad de reacción
¿Qué es velocidad de reacción?
¿Cómo se mide la velocidad de una reacción química?
¿Qué factores se requiere para que una reacción ocurra?
¿Qué factores modifican la velocidad de reacción?
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CINÉTICA QUÍMICA 1 Sesión 18
¿Que estudia la cinética química?
La serie de pasos elementales a través de los
cuales los reactivos se transforman en productos.
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Que tan rápido ocurre una reacción
MECANISMO DE
REACCIÓN
Cin
ética
Qu
ímic
a
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Logro
Explica los factores que afectan la velocidad de reacción, interpreta la ley de velocidad y determina la concentración de los reactivos en un momento dado durante el curso de una reacción de primer orden.
• Definición
• Velocidad promedio Velocidad de una reacción
• Teoría de las colisiones y la energía de activación.
• Factores.
Factores que influyen en la velocidad de
reacción
• Constante de velocidad y el orden de una reacción.
• Concentración de reactivos.
La ley de velocidad
Habilidad 1 Define y expresa la velocidad de reacción como
función de la variación de concentración en un
intervalo de tiempo.
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N2O4(g) 2 NO2(g)
tiempo t0= 0 seg t1= 5 seg t2= 10 seg
En una reacción química ¿qué cambia? Cambia la concentración de reactivos y productos.
Velocidad de reacción
Velocidad : Magnitud que indica la rapidez con que ocurre un cambio.
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¿Cómo se expresa la velocidad de reacción promedio? [B]
t
_ [A] t
v= Variación de la concentración = periodo de tiempo
A (g) B(g)
• La concentración se representa: [ ] y se expresa en mol/L o M • La variación de la concentración se representa [ ]= [ ]f – [ ]i • La variación del tiempo se representa t = tf – ti
Velocidad de reacción
Concentración Vs tiempo
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A + B → C
Para una reacción:
a A + b B → c C
v reacción = [B]
t
[A]
t = [C]
t =
Velocidad y estequiometria
[B]
t
[A]
t = [C]
t = 1
a 1
b 1
c v reacción =
Velocidad de reacción
En ese intervalo de tiempo:
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A(g) 2 B(g)
tiempo (s) [A] (M) [B] (M)
0 2,3 0,0
400 1,7 1,2
Δt
AΔ• velocidad de desaparición de A = 0,0015M/s
s 400
M2,3)-(1,7
Δt
BΔ• velocidad de aparición de B = 0,003M/s
s 400
M0,0)-(1,2
(cada segundo que pasa, la concentración de A disminuye 0,015 mol/L)
(cada segundo que pasa, la concentración de B aumenta 0,003 mol/L)
Velocidad de reacción
En ese intervalo de tiempo:
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A(g) 2 B(g) tiempo (s) [A] (M) [B] (M)
0 2,3 0,0
400 1,7 1,2
Δt
AΔ• velocidad de la reacción =
0,0015M/s
s 400
M2,3)-(1,7
Δt 2
BΔ
velocidad de reacción = s 400 x 2
M0,0)-(1,2
velocidad de reacción = 0,0015M/s
cada segundo que pasa: la concentración de A disminuye 1 x 0,0015 mol/L
la concentración de B aumenta 2 x 0,0015 mol/L
F.T. 3.1: 1a), 1b), 1c)
Habilidad 2 Explica como afecta la temperatura, concentración, presión,
superficie de contacto y los catalizadores a la velocidad de reacción, en base a la teoría de las colisiones y la energía de activación
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Temperatura
Concentración
Catalizadores
Superficie de contacto
A mayor número de colisiones mayor velocidad de reacción
Factores que afectan la velocidad
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Teoría de Colisiones
A + B C + D
Complejo
activado
A C
D B
A A Colisión NO eficaz
“Orientación incorrecta”
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NO(g) + N2O(g NO2(g) + N2(g)
Teoría de colisiones
N
N O
N O
N
N O
N O
N
N O
N O
N
O
N O
N N
N N
O
O
colisión no eficaz
colisión probablemente eficaz
+
El efecto es muy grande , un incremento de 10 °C en la
temperatura puede duplicar la velocidad de la mayor parte de
reacciones
Velocidad de Reacción - Temperatura
http://www.youtube.com/watch?v=MuoEvR_BbAY
A temperaturas más altas, una gran población de moléculas tiene mayor energía. Entonces:
• El número de colisiones se incrementa, luego, aumenta la velocidad de reacción.
• Mayor cantidad de moléculas pueden alcanzar la energía de activación, luego, mayor velocidad de reacción.
http://www.freezeray.com/flashFiles/RatesOfReactionTemp.swf
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Velocidad de Reacción – Superficie de contacto
Cuando los reactivos se encuentran en fases diferentes , a mayor superficie de
contacto mayor número de colisiones. Por lo tanto, mayor velocidad de reacción
Barra de
Zinc
Zinc en
polvo
Trozos pequeños
de madera
HCl HCl
¿Dónde hay mayor número de colisiones?
Trozos grandes
de madera
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http://www.youtube.com/watch?v=4Ahryh_Hpjk
&feature=related
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“A mayor concentración o presión de reactivos, mayor velocidad
de reacción”.
Velocidad de Reacción - Concentración
• A mayor número de moléculas reactantes, mayor número de
colisiones, por lo tanto mayor velocidad de reacción.
parafina ardiendo
poco O2 más O2
http://www.freezeray.com/flashFiles/RatesOfReactionConc.swf
F.T. 3.1: 2)
Habilidad 3 Utiliza los perfiles de energía para calcular la energía de activación y el calor de reacción.
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• Y ¿en una reacción química que se necesita para pasar de reactante a producto?
Energía de activación
• En una montaña rusa, ¿cómo logra el carro, pasar una loma? ¿Qué se necesita para pasar al otro lado de la loma?
H
B
C
Complejo activado
Ea
A + B C
Reacción Exotérmica H = −
Energía de activación es la mínima cantidad de energía necesaria para que los reactantes pasen a productos
Energía de activación (Ea)
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http://www.youtube.com/watch?v=VbIaK6PLrRM
H
Ea Las moléculas que han
chocado correctamente
orientadas deberán
remontar la barrera de
la energía de activación
para que pueda
transformarse en
producto.
Reacción Endotérmica H = +
Energía de activación (Ea)
A + B C
B
C
Ea Complejo activado
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http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/activa2.swf
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Este fenómeno se llama catálisis. Los catalizadores actúan formando
complejos de menor energía de activación
Un catalizador es una
sustancia que se añade en
pequeña cantidad para
modificar la velocidad de
una reacción.
Factores que alteran la velocidad de reacción
Los catalizadores
El catalizador aumenta la
velocidad de una reacción al
disminuir la energía de
activación de la reacción.
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Ejemplo: Perfil de energía - Trayectoria de la reacción
Para la reacción A + B → 3C + D, la energía
de activación es de 32 kJ/mol , su Hi = 15
kJ/mol y Hf= 18 kJ/mol . Represente el perfil
de energía e indique si se trata de una
reacción exotérmica o endotérmica.
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http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/activa2.swf
F.T. 3.1: 3a), 3b), 3c), 3d)
Habilidad 4 Evalúa los factores que afectan la velocidad de reacción
que se llevan a cabo en los procesos industriales y en el
medio ambiente
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27 27
El titanio y el proceso Knoll
La primera etapa de producción del titanio metálico es la conversión del mineral que contiene TiO2 en TiCl4 según la reacción a 800 °C: TiO2(s) + 2 C(s) + 2 Cl2(g) TiCl4(g) + 2 CO(g)
F.T. 3.1: 4
Consolidando
∆H= -
∆H= +
Factores que afectan la velocidad de reacción:
Para que ocurra una reacción
https://www.youtube.com/watch?v=z2245FkSnho
Bibliografía
• Petrucci: Química General, 8ª edición. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, (Prentice Hall, Madrid, 2003).
• Animaciones Flash interactivas Para Aprender _Factor que afecta la velocidad : la temperatura
http://www.fisica-quimica-secundaria-bachillerato.es/quimica_interactiva.htm
• Velocidad de una reacción química y concentración de los reactivos
http://www.youtube.com/watch?v=u4Ic5Yyk7cY&feature=fvsr
• Cinética_quimica _ Slideboon _ http://www.slideboom.com/presentations/96731/4-Cinetica_quimica
• Ciencias Naturales – Química _ ¿Qué Factores Afectan la Velocidad de Reacción
Cinethttp://odas.educarchile.cl/objetos_digitales_NE/ODAS_Ciencias/Quimica/factores_afectan_velocidad_reaccion/index.html
• Cinética_quimica http://www.uam.es/departamentos/ciencias/quimica/aimp/luis/Docencia/QB/Este_curso/Presentaciones/4-Cinetica_quimica.ppt.
• Cinética Química http://www.chm.davidson.edu/vce/kinetics/RateOfReaction.html
• Laboratorio Virtual _ Concentración http://labovirtual.blogspot.com/search/label/cin%C3%A9tica%20qu%C3%ADmica
• Factores que afectan la VRX _ http://www.freezeray.com/chemistry.htm
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