Cinética Química

Esta semana en clase estamos dando el tema de Cinética Química, en el cual estamos dando aspectos como la velocidad de reacción, las leyes de velocidad y orden de reacción, la ley de velocidad integrada, la vida media...
La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general
VELOCIDAD DE REACCIÓN:
La velocidad de reacción se define ya sea como el incremento en la concentración de un reactivo por unidad de tiempo.
Si se hacen mediciones en intervalos cada vez más cortos, llegamos al concepto de velocidad instantánea. La velocidad instantánea al principio de la reacción recibe el nombre de velocidad inicial.





Donde [A] es la concentración de un reactivo y t el tiempo.

LEYES DE VELOCIDAD Y ORDEN DE REACCIÓN:
Existe una relación entre la velocidad y las concentraciones.
La dependencia de la velocidad de reacción de la concentración de cada reactivo está dada por una ecuación llamada Ley de Velocidad.

donde k es una constante de proporcionalidad llamada constante de velocidad.
Los exponentes  m y n en la ley de velocidad de reacción indican lo sensible que es la velocidad a los cambios de concentración, mientras que por lo general, no se relacionan con los coeficientes a y b en la ecuación balanceada.
Los valores de los exponentes m y n determinan el orden de reacción, en relación con A y B. respectivamente. La suma de los expoentes (m+n) define el orden general de reacción.
Los valores de los exponentes en una ley de velocidad deben determinarse experimentalmente, no se pueden deducir de la estequiometría de la reacción.

DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA LEY DE VELOCIDAD:
Un método para determinar los valores de los exponentes en una ley de velocidad consiste en efectuar una serie de experimentos en los que la velocidad inicial de una reacción se mide como función de diferentes conjuntos de concentraciones iniciales.

LEY DE VELOCIDAD INTEGRADA PARA UNA REACCIÓN DE PRIMER ORDEN:



Es de interés la variación de las concentraciones de reactivos y productos con el paso del tiempo.
Una reacción de primer orden es aquella que depende de la concentración de un solo reactivo elevado a la primera potencia.


ln denota el logaritmo natural
[A]o designa la concentración de A en cierto momento inicial.
[A]t es la concentración de A en cualquier tiempo t.
La ley de velocidad integrada es una ecuación de concentración-tiempo que permite calcular la concentración A o la fracción de A que permanece en cualquier tiempo t.
También se usa para calcular el tiempo que se requiere para que la concentración inicial de A disminuya a cualquier valor particular o cualquier fracción particular de su concentración inicial.

VIDA MEDIA DE UNA REACCIÓN:
La vida media de una reacción, que se simboliza con t(1/2), es el tiempo que se requiere para que la concentración del reactivo disminuya a la mitad de su valor inicial.
Considere la reacción de primer orden A ----> productos
Para relacionar la vida media de la reacción con la constante de velocidad, se comenzará con la ley de velocidad de reacción integrada:

Cuando t=t(1/2) la fracción de A que permanece es 1/2, por lo que

 

de modo que

t_1/2=ln(2)/k

_{Así, la vida media de una reacción de primer orden se calcula a partir de la constante de velocidad y viceversa.}

_{La vida media de una reacción de primer orden es constante.}