Unidad III CINTICA DE LAS REACCIONES QUMICAS

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Ejercicios. Unidad IICINTICA DE LAS REACCIONES QUMICASMTODOS PARA DETERMINAR PARMETROS CINTICOS Y MECANISMO DE REACCIN

1) Dada la siguiente informacin cintica, determine la ecuacin cintica. Las sustancias A, B, C son reactivos. Explique

Experimento[A][B][C]V instantnea

13,521,50,5

24,521,50,6

33,541,53,1

43,543,03,1

Determinacin de orden parcial de A, experimento 1 y 2.

Aplicamos la ecuacin (V2/V1) = (Conc. 2/Conc.1)(

(0,6/0,5) = (4,5/3,5)(

1,20 = (1.28)(

log1,20 = (log1,28

(=0,73

La velocidad depende de la concentracin de A de forma fraccionaria

Determinacin de orden parcial de B, experimento 1 y 3.

Aplicamos la ecuacin (V3/V1) = (Conc. 3/Conc.1)(

(3,1/0,5) = (4,0/2,0)(

6,20 = (2.00)(

log6,20 = (log2,00

(=2,63

La velocidad depende de la concentracin de B de forma fraccionaria

Determinacin de orden parcial de C, experimento 3 y 4.

Aplicamos la ecuacin (V3/V1) = (Conc. 3/Conc.1)(

(3,1/3,1) = (3,0/1,5)(

1,00 = (2.00)(

log1,00 = (log2,00

(=0

La velocidad de la reaccin no depende de la concentracin de C, pero l debe estar presente en la reaccin

La ecuacin de velocidad es la siguiente, V = K [A]0,73[B]2,63[C]02) Dada la siguiente informacin cintica:

t, seg.026154390

[A]21.951.881.761.461.19

Demuestre que K = 2.5 x 10-3. Justifique su respuesta

Basado en los datos cinticos, primero se debe realizar el clculo analtico de la constante de velocidad, se utilizan las ecuaciones de diferentes rdenes hasta obtener el valor de K, luego se realiza la correspondiente grfica para demostrar dicho orden de reaccin.

Primer orden

Ln[A] = - KA. t + Ln[A]0, resolviendo para K K = -(Ln[A] -Ln[A]0)/t = -(Ln1,95 Ln2)/2 = 0,015

La constante calculada no es la esperada, de forma que la reaccin no es de primer orden.

Segundo orden

1/[A] = KAt + 1/[A]0, resolviendo para K K = (1/[A]-1[A]0)/t = (1/1,95 1/2)/2 = 5x10-3La constante calculada no es la esperada, de forma que la reaccin no es de segundo orden.

Tercer orden

1/[A]2 = 2 KA. t + 1/[A]20, resolviendo para K KA = (1/[A]2 1/[A]20)/2 x t = (1/(1,95)2 1/(2)2)/2 x 2 = 2,5 x 10-3Para el tercer orden se obtiene la constante esperada, ahora se grfica 1/[A]2 contra t para obtener una lnea recta de pendiente igual a 2 Ka = 2,5 x10-3.

A partir de esta grfica se justifica el orden de reaccin y la constante calculada.

3) Demuestre que la ecuacin cintica,

r = K1 . K2 [ML5X] . [Y]/K -1 + k2Justifica el siguiente mecanismo:

ML5X + Y ML5XY

ML5XY ML5Y + X

Utilice el mtodo ms adecuado para demostrar dicha ecuacin. Justifique el mtodo utilizado

Solucin

Existen dos mtodos de aproximacin para determinar la ecuacin cintica a partir del mecanismo de la reaccin, para justificar el mtodo se debe utilizar ambos y ver cual satisface la ecuacin cintica.

Mtodo de aproximacin del estado de equilibrio

En este mtodo se toma r igual a la velocidad de la etapa limite y se eliminan las [(] usando las constantes de equilibrios de los equilibrios anteriores a la etapa limite.

r = K2[ML5XY]

(1)

ML5XY es un intermedio, I, se elimina con la expresin de equilibrio.

Kc = K1 = [ML5XY]

K-1 [ML5X][Y]

Se despeja [ML5XY]

[ML5XY] = K1[ML5X][Y]/K-1

(2)

Se sustituye en (2)

r = K2 K1[ML5X][Y]/K-1

Como se aprecia por este mtodo no se obtiene la ecuacin deseada

Mtodo de aproximacin del estado de estacionario Se toma la velocidad de reaccin, r, igual a la velocidad de formacin de los productos de la ultima etapa en el mecanismo y se elimina [(] mediante d[(]/dt = 0.

r = K2[ML5XY]

(1)

Velocidad de aparicin del intermedio, ML5XY

d[ML5XY]/dt = K1[ML5X][Y] (2)

Velocidad de desaparicin del intermedio, ML5XY

d[ML5XY]/dt = K-1[ML5XY] + K2[ML5XY] (3)Como d[ML5XY]/dt = 0 se igualan las ecuaciones 2 y 3 y se despeja [ML5XY]

K1[ML5X][Y] = K-1[ML5XY] + K2[ML5XY]

K1[ML5X][Y] = (K-1 + K2)[ML5XY]

[ML5XY] = K1[ML5X][Y]/(K-1 + K2)

Se sustituye [ML5XY] en la ecuacin 1

r = K1 . K2 [ML5X] . [Y]/K -1 + k2A travs de este mtodo se justific el mecanismo puesto que se obtuvo la ecuacin cintica esperada.

4) En la descomposicin de (CH3)2O a 777 K el tiempo necesario para que la concentracin inicial se reduzca a la mitad es:

103 [(CH3)2O] (mol/dm3)8.136.44

tiempo (seg.)590665

Determine orden de reaccin. Aplicando el mtodo de la vida media para dos concentraciones diferentes

5) La constante de velocidad de la reaccin A B es 0.23 seg.-1. Si la concentracin inicial de A es 0.60 M, calcule:a) La vida media.

Al observar las unidades de la constante de velocidad deducimos que se trata de una ecuacin de primer orden, se aplica la ecuacin de tiempo de vida media para reacciones de primer orden

b) la concentracin de A despus de un minuto.

c) El tiempo necesario para que la concentracin de A sea 0.10 M.

6) Los datos de velocidad de descomposicin del NOCl a 100 C se indican a continuacin:

tiempo (seg.)[NOCl] M

00.50

100.36

200.28

300.23

Ln [NOCl]tiempo (seg.)

-0.690

-1.0210

-1.2720

-1.4730

Determine grficamente el orden de reaccin y el valor de la constante de velocidad.(Valor:5 pts).

Al graficar ln[NOCl]vs. tiempo no se obtiene una linea recta, luego se grafica 1/[NOCl]vs. tiempo se obtiene una linea recta de pendiente positiva asumimos entonces que el orden de la reaccion es 2 y determinamos la pendiente por la ecuacin de pendiente de una recta.

para una reaccin de segundo orden la pendiente de

la recta es igual a la constante de velocidad K.

1/[NOCl]tiempo (seg.)

20

2.7810

3.5720

4.3530

K1

K -1

K2

_1233391342.unknown

_1233391709.unknown

_1233392012.unknown

_1233391440.unknown

_1233390964.unknown