Cinética Quimica - Acidos y Bases

7/23/2019 Cintica Quimica - Acidos y Bases

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Cintica Qumica .pg. 2-7 Reacciones y Ecuaciones Tiempo de Vida Media

Cintica Qumica pg. 8 i!e"encias ent"e #"den de Reacci$n y

Mo%ecu%a"idad Cintica Qumicapg. &-'2

(unciones de% Cata%i)ado" y C%cu%os de %a Ea

*cidos y +ases pg. ', C%asi!icaci$n Est"uctu"a%

*cidos y +ases .. pg. ',-' i!e"encias y eme/an)as ent"e 0as Teo"as

*cidos y +ases .. pg. ' E1p"esiones de Eui%i3"io

*cidos y +ases .. pg. '4 C%cu%o de% p5 y p#5

+i3%iog"a!a. pg. '7

CINTICA QUMICA

1

ND

E


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6. Reacciones y Ecuacionesa) Las Reacciones de Orden Cero

0as "eacciones de o"den ce"o son aue%%as en ue %a e%ocidad no dependede %a concent"aci$n de %os "eactios. o" tanto9 es constante a %o %a"go de%a "eacci$n.

a"a una "eacci$n gen"ica: ; +9 %a %ey de e%ocidad se":

Reco"demos ue %a e%ocidad %a podemos e1p"esa"9 tam3in9 como %aa"iaci$n de %a concent"aci$n en !unci$n de% tiempo9 con signo negatio po" %o

ue %a ecuaci$n ueda:

e esta !o"ma9 tenemos ya una e1p"esi$n ue nos pe"mite ca%cu%a" %aconcent"aci$n de% "eactio ; %uego de un dete"minado tiempo Bt. a"a

2

v = k A "= k


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pode" usa" %a ecuaci$n9 necesi#a$os sa%er &a concen#raci'n inicia& de A(y &a cons#an#e de ve&ocidad.

DQu unidades tend" Bk ;na%i)ando %a ecuaci$n: %as concent"aciones siemp"e estndadas en mo%a"idad9 po" tanto9 po" an%isis dimensiona%:

Mo%a"idad @ FconstanteG 1 tiempopo" tanto: cons#an#e! = M#*

0as unidades de %a constante de e%ocidad de una "eacci$n de o"den ce"o: M#*.

;na%i)ando nueamente %a ecuaci$n:

Esta ecuaci$n se aseme/a a %a de una "ecta: si conside"amos ue %a concent"aci$n de ; est a"iando en e% tiempo 9 %a pendiente de ta% "ecta se" %aconstante de e%ocidad. Ta% pendiente9 de3ido a% signo9 se" negatia. H e% punto deco"te de %a "ecta con e% e/e By coincidi" con e% a%o" de %a concent"aci$n de ; inicia%.En !o"ma g"!ica:

O%servaci'n

Recue"da ue de3emos e1p"esa" %a concent"aci$n mo%a" pa"a pode" uti%i)a" estasecuaciones. 0as Inicas especies ue pueden tene" concent"aci$n mo%a" son %as#0JC6#KE y 0# L;E. e %a ecuaci$n de% gas idea% podemos deduci" %osiguiente:

3


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o" tanto9 conociendo %a p"esi$n pa"cia% de un gas y %a tempe"atu"a a %a ue seencuent"a9 podemos estima" su mo%a"idad.

%) Las Reacciones de Orden Uno

Jna "eacci$n de p"ime" o"den es au%%a en %a ue %a e%ocidad de "eacci$ndepende Inicamente de un "eactio.

a"a una "eacci$n gen"ica de p"ime" o"den: ; +9 %a %ey de e%ocidad se":

0a e%ocidad %a podemos e1p"esa"9 tam3in9 como %a a"iaci$n de %a

concent"aci$n en !unci$n de% tiempo9 con signo negatio po" %o ue %a

ecuaci$n ueda:

0as unidades de %a constante de e%ocidad9 en e% caso de "eacciones de p"ime"

o"den9 es: #*.

4

v =

EXPONENCIAL


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En este caso9 o3tenemos tam3in una "ecta a% "e%aciona" %as concent"aciones ye% tiempo. E% Inico cuidado es ue de%e$os +ra,icar e& &o+ari#$o na#ura& de &aconcen#raci'n vs e& #ie$-o. ;s:

c) Las Reacciones de Orden Dos

Es una "eacci$n cuya e%ocidad depende de %a concent"aci$n de uno de %os"eactios e%eada a %a segunda potencia.

a"a una "eacci$n gen"ica de segundo o"den: ; +9 %a %ey de e%ocidad se":

0a e%ocidad %a podemos e1p"esa"9 tam3in9 como %a a"iaci$n de %aconcent"aci$n en !unci$n de% tiempo9 con signo negatio


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[ ][ ]

[ ]

[ ]0

A

2

A 0

1A ;

A

t t t

t

d k d t

=

=

= [ ]

[ ]21

A ;A

d k dt =

Esta ecuaci$n9 a=o"a9 %a podemosinteg"a" po" %o ue %a ecuaci$n ueda:

[ ][ ]

2AA ;

dk

d t =

[ ] [ ] ( )

0

1 10 ;

A At

k t + =

0as unidades de &a cons#an#e de ve&ocidad9 en e% casode "eacciones de segundo o"den9 es: M*#*

i g"a!icamos %a ine"sa de %a concent"aci$n s. e% tiempo9 o3tenemos una "ecta9 pe"oen esta ocasi$n con -endien#e -osi#iva:

#3se"a ue &a -endien#e es -osi#iva: estamos g"a!icando %a inversa de &aconcen#raci'n. o" tanto9 con!o"me aan)a %a "eacci$n


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e denomina tiempo de ida media a% tiempo ue t"anscu""e pa"a ue %aconcent"aci$n de un "eactio disminuya a %a mitad.e denota po" t'2. Esouie"e deci" ue es e% tiempo ue t"anscu""e pa"a ue F;G @ F;GA2.

0a e1p"esi$n pa"a %a ida media depende de% o"den de %a "eacci$n9 segIn %asiguiente ta3%a:

7


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[ ]A

[ ]0

A

t

IM0ORTANTE

Ko de3e entende"se como ue en dos tiempos de ida media se te"mina %a "eacci$n:ms 3ien9 en un se+undo #ie$-o de vida $edia


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CUADRO RE2UMEN DE REACCIONE2 QUMICA2

II.II.II.II.II.

II.II.II.II.Di,erencias en#re Orden de Reacci'n y Mo&ecu&aridad

E% o"den de una "eacci$n son %os e1ponentes a %os ue apa"ecen e%eadas %asconcent"aciones de %os "eactios en %a ecuaci$n de e%ocidad9 mient"as ue

mo%ecu%a"idad de una "eacci$n es e% nIme"o de mo%cu%as ue de3en c=oca"pa"a ue %a "eacci$n se %%ee a ca3o.

0a mo%ecu%a"idad de una "eacci$n e%ementa% es e% nIme"o de mo%cu%as ueinte"ienen en %a "eacci$n9 y se =a encont"ado ue puede a%e" uno9 dos y9 enocasiones9 #3s"ese ue %a mo%ecu%a"idad se "e!ie"e so%amente a una "eacci$ne%ementa%.

("ecuentemente encont"amos ue %a e%ocidad con ue t"anscu""e una "eacci$n

en %a ue inte"ienen %as sustancias ;9 +99 puede da"se ap"o1imadamentepo" una e1p"esi$n de% tipo siguiente:

9


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donde a9 399 d no =an de esta" necesa"iamente "e%acionados con %oscoe!icientes esteuiomt"icos.

E% o"den de "eacci$n es e% e1ponente a ue estn e%eadas %as concent"aciones.;s9 %a "eacci$n es de:

#"den a con "especto a ;

#"den 3 con "especto a +

#"den g%o3a% n

Como e% o"den se "e!ie"e a e1p"esiones cinticas dete"minadase1pe"imenta%mente9 no tiene po" u se" un nIme"o ente"o9 mient"as ue %amo%ecu%a"idad de una "eacci$n =a de e1p"esa"se po" un nIme"o ente"o9 ya uese "e!ie"e a% mecanismo de "eacci$n y puede ap%ica"se so%amente a una "eacci$ne%ementa%.

#t"a di!e"encia ent"e mo%ecu%a"idad y o"den es ue %a mo%ecu%a"idad so%amentepuede toma" a%o"es ente"os como A9'929 mient"as ue e% o"den se dete"minae1pe"imenta%mente y puede no toma" a%o"es ente"os9 negatios9 !"acciona"ios9positios9 etc.

III. 3unciones de& Ca#a&i4ador y C5&cu&os de &a Ea

Los ca#a&i4adores

6nte"iene en e% mecanismo de %a "eacci$n9 pe"o no se consume. Estouie"e deci" ue e% cata%i)ado" pa"ticipa en a%guna etapa de %a "eacci$n9

pe"o %uego se "egene"a. o" tanto9 si en un "eacci$n dete"minadaco%ocamos ' g" de cata%i)ado"9 a% !ina% de %a "eacci$n "ecupe"a"emos ' g"de %a sustancia intacta? no !ue consumido.

Jn cata%i)ado" no a%te"a e% "endimiento de %a "eacci$n. i un "eacci$n sincata%i)ado" tiene un "endimiento de% 7AO9 a% usa" un cata%i)ado" e%

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"endimiento se mantiene . 0o Inico ue consigue es ue %a "eacci$nsea ms "pida.

E% cata%i)ado" aumenta %a e%ocidad de %a "eacci$n a% disminui" %a ene"gade actiaci$n de %a "eacci$n. o" e/emp%o pa"a %a "eacci$n e1ot"mica

;+9 %os pe"!i%es de ene"ga de %a "eacci$n no cata%i)ada y cata%i)adase"in:

ueden se":

a> 0osi#ivos6=acen ue B7 aumente9 pues consiguen ue E;disminuya.

3> Ne+a#ivos6=acen ue B7 disminuya9 pues consiguen ue E;aumente.

E1isten t"es tipos de cat%isis:

7o$o+8nea: e% cata%i)ado" est p"esente en %a misma !ase ue %as especies ue

"eaccionan: todos gases9 todos en so%uci$n acuosa9 etc.

E/emp%o: escomposici$n de% H2O2 cata%i)ada con I

11

2 2 2H O I OI H O

+ +

2 2 2 2H O OI H O O I

+ + +

[ ]1 1 2 2v k H O I =

El valor de E depende nicamente del estado de reactivos y

Paso

determinanaso 1, lento:

aso 2, rpido:


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[ ]1 2 2v v k H O= =

En este caso9 %a "eacci$n cata%i)ada con 6-es de p"ime" o"den9 como %a no cata%i)ada9

pe"o %a constante de e%ocidad es muc=o mayo". ;dems9 %a de %a cata%i)ada aumenta

con %a concent"aci$n de cata%i)ado"9 en este caso.

7e#ero+8nea: e% cata%i)ado" y %os "eactios estn en !ase distinta: po" e/emp%o9

e% cata%i)ado" est en !ase s$%ida mient"as ue %os "eactios son gases.E/emp%o: o1idaci$n de C# a C#2y "educci$n de K# a K2so3"e R=

12

2 2 2 22 2H O H O O +

1k I k

=

2 22 2 2

RhCO NO CO N + +

Al ser el PE2 ms rpido, en cuanto desaparece I-en el PE1, aparece inmediatamente


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En4i$5#ica6ocu""e s$%o en se"es ios9 y en estos casos %os cata%i)ado"es se

%%aman en)imas: mac"omo%cu%as !o"madas de aminocidos.

13

enzimaS P

[ ] [ ][ ]

0v

M

k E S

K S=

+

[ ]S

v

[ ] [ ]0

v

M

k E S

K

[ ] [ ]

[ ] [ 0v

k E Sk E

S =

Primer

orden

Orden cero

Exp.:


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9CIDO2 : ;A2E2

I. C&asi,icaci'n Es#ruc#ura&0a c%asi!icaci$n de %os cidos est en !unci$n de% nIme"o de tomos de=id"$geno ue contienen en su mo%cu%a. 0os cidos ue contienen so%o un tomode =id"$geno se %%aman monop"$tidos? %os ue contienen dos tomos de=id"$geno9 dip"$tidos? %os ue contienen t"es o ms9 po%ip"$tidos.e modo seme/ante a %os cidos9 %as 3ases se denominan mono=id"o1i%as9di=id"o1i%as y po%i=id"o1i%as9 si contienen uno9 dos o t"es g"upos !unciona%es

#5? "espectiamente.

FUE!A" #E LO" $CI#O" % LA" &A"E"

9cido d8%i&6una sustancia no se ioni)a con !aci%idad9 =a3iendo 3a/aconcent"aci$n de iones =id"onio9 su p5 se" de 9 "e%atiamentea%to. e/emp%o: 9 cido actico.

9cido ,uer#e6 una sustancia a% diso%e"se se ioni)a con !aci%idad9=a3iendo un aumento en %a concent"aci$n de iones =id"onio y su p5 es3a/a .

;ase d8%i&6 una sustancia9 a% diso%e"se9 no se ioni)a con !aci%idad9=a3iendo una 3a/a concent"aci$n de iones o1=id"i%o9 su p5


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cidos de*en tener $ las

*ases O$

trans'erencia de protones.

os cidos de*en tener $

Co$-araci'n de #eor1as

Teor1a de Arrenius de 5cidos y %ases.

'. egIn ;""=enius se denominan cidos a aue%%os e%ect"o%itos o un g"upo !o"mado po"no meta% ue disue%tos en agua p"oducen iones #5 -


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:K5, +(, K5,+(,3uer4a de 5cidos y %ases

o" !ue")a de cido y 3ase entendemos %a mayo" o meno" !aci%idad de %a sustanciapa"a p"opo"ciona" 5 u #5-.9cidos y %ases ,uer#es: se"n aue%%as sustancias ue p"esentan una a%ta

ioni)aci$n.

9cidos y %ases d8%i&es: son aue%%as sustancias ue p"esentan una 3a/a ioni)aci$n.

a) 7idr5cidos o 5cidos %inario: so%amente son !ue"tes: 5C%9 5+"9 56.%) O@5cidos o 5cidos #ernarios: de acue"do a su !$"mu%a gene"a% 5m#n9

donde m @ nIme"ode tomos de =id"$geno y n @ nIme"o de tomos de o1geno.

i. #1cido !ue"te: es aue%9 donde %a di!e"encia ent"e e% nIme"o detomos de o1geno e =id"$geno es igua% o supe"io" a 29 S 2.

ii. #1cido d3i%: es aue%9 donde %a di!e"encia ent"e e% nIme"o detomos de o1geno e =id"$geno es igua% o meno" ue '9 '.

c) ;ases o idr'@idos6 son !ue"tes: Ka#59 P#59 0i#59 Cs#5.

III. E@-resiones de Eui&i%rio

Eui%i3"io umico es e% estado a% ue se %%ega a% !ina% de cua%uie" sistema umico. 0ae1p"esi$n matemtica ue "ep"esenta a% Eui%i3"io Qumico9 se conoce como 0ey de;cci$n de Masas y se enuncia como: 0a "e%aci$n de p"oducto de %as actiidades


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Q=[C]

c[D ]

d

[A ]a

[B ]b Q@ a%o" ue disminuye du"ante %a "eacci$n =asta

ue pe"manece constante a% eui%i3"io9 "e%aci$nantes de% eui%i3"io.

CA2O26

i. i P UUU '9 entonces %a "eacci$n es muy "ee"si3%e y se dice ue se encuent"a

desp%a)ada a %a i)uie"da.ii. i P @ '9 es una "eacci$n en %a ue se o3tiene AO de "eactios y AO dep"oductos.

iii. i P '9 %a "eacci$n tiene un "endimiento a%to y se dice ue esta desp%a)ada a%a de"ec=a.

i se uti%i)a Q se sa3e ue:

i. i Q U P: %a "eacci$n se %%ea a ca3o =acia %os p"oductos


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E% cam3io de signo se =ace con e% !in de ue e% p5 sea un nIme"o positio.

I$-or#an#e

La su$a de& -7 y e& -O7 es *B . e deduce tomando %oga"itmos ycam3iando de signo en %a e1p"esi$n de% p"oducto i$nico 'A-'N @ F5,#GF#5-G.

;I;LIORA3A

##-6???.,a.ua$.es&a%ui-resen#acionesTe$aB.-d, ##-6???.ua.esede

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