Equilibrio y cin

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Equilibrio y cinética química

• Equilibrio químico asociado a reacciones

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Introducción

• El estudio de la velocidad a la que ocurre una
  reacción y los factores que la afectan se
  denomina cinética.
• Todas las reacciones químicas pueden ser
  descritas bajo una condición de equilibrio,
  especialmente las reacciones reversibles.
• La cinética química trata dos aspectos básicos
  El mecanismo de reacción y la velocidad de la
  reacción

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Velocidad de reacción

• Las reacciones, así como las personas, se mueven
  o reaccionan con distintas velocidades. Unas son
  más lentas que otras, mientras que otras se
  mueven con mayor rapidez

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Velocidad de reacción

• Se refiere al cambio en la concentración de un
  reactivo o de un producto con respecto al tiempo.

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Expresión de velocidad de reacción

• Para una reacción del tipo A B -gt C D, la
  ley de acción de masas ha establecido la
  siguiente expresión o fórmula de Vr
• Vr k A x B
• Ejemplos
• 2H2 O2 gt 2H2O Vr
  _____________
• 2S 3O2 gt 2SO3 Vr
  _____________
• 2 Na 2H2O gt 2NaOH H2 Vr ______________
  

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Factores que afectan a la velocidad de reacción

• Naturaleza de los reactivos
• Superficie de contacto
• Concentración de los reactivos
• Temperatura
• Catalizadores

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La naturaleza de los reactantes

• Por otro lado, el estado físico de los reactantes
  también es importante.
• Si estos son gaseosos o están en alguna
  disolución, la reacción será más rápida que si
  están en estado sólido.

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La concentración de los reactantes

• Mientras mayor sea la concentración de cada
  reactante que se utilice en una determinada
  reacción, mayor será la velocidad con que se
  formen el o los productos.
• Esto porque a mayor concentración habrá más
  opciones de choque entre las moléculas, por lo
  tanto, más velocidad de reacción.

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La concentración de los reactantes

• Por ejemplo, al encender el carbón para la
  parrilla
• Si se aplica aire (oxígeno) con un cartón o un
  secador de pelo, estamos aumentando la
  concentración de oxígeno, entonces más
  rápidamente se encenderá el carbón.
• Por el contrario, si dejamos que el carbón
  encienda solo, se demorará más tiempo en estar
  listo para comenzar a cocinar nuestro asado.

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La temperatura

• La rapidez de las reacciones químicas aumenta
  conforme aumenta la temperatura.
• Es decir, si aumentamos la temperatura a una
  reacción química, la obtención del o de los
  productos se dará en menor tiempo.
• Esto porque a mayor temperatura, aumenta la
  energía de las moléculas, entonces aumenta su
  velocidad y hay más choques entre ellas, por lo
  tanto, aumenta la velocidad de reacción.

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La temperatura

• Por ejemplo, al hacer un queque
• Si lo dejamos a temperatura ambiente, jamás
  estará listo.
• Pero si lo colocamos en el horno entre 150º y
  200º, estará listo en unos 40 minutos.

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La presencia de catalizadores

• La velocidad de las reacciones químicas se puede
  modificar agregando una sustancia llamada
  catalizador.
• Lo interesante de los catalizadores es que estos
  no se consumen durante la reacción, sino que
  siguen presentes cuando esta termina, sin ser por
  ello parte de los productos.

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La presencia de catalizadores

• Un catalizador aumenta o retarda la velocidad de
  reacción, afectando la energía de activación.
• La energía de activación es la energía mínima
  necesaria para que la reacción tenga efecto.
• En otras palabras, se podría decir que la energía
  de activación, es el límite de energía requerido
  para que la reacción tenga efecto.

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Equilibrio
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Equilibrio en sistemas químicos

• Cuando se coloca en un recipiente de volumen
  conocido a temperatura constante una muestra de
  2N2O5(g), éste se descompone
• 2N2O5(g) -gt 4NO2(g) O2(g)
• Cuando la concentración de los productos aumenta
  los mismos se convierten en reactantes
• 4NO2(g) O2(g) -gt
  2N2O5(g)

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• Finalmente, las dos reacciones evolucionan de
  modo tal que sus velocidades se igualan,
  estableciéndose un equilibrio químico.
• Como la reacción anterior puede revertirse, se
  generará un equilibrio en sus componentes
  (reactivos y productos) de la siguiente manera
• 2N2O5(g) ltgt 4NO2(g) O2(g)

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• Se involucra una constante de equilibrio (Keq)
  que refleja la tendencia que tienen las
  sustancias de reaccionar, así como también, la
  dirección y magnitud del cambio químico.
• Keq gt 1 Se desplaza hacia la formación productos
• Keq lt 1 Se desplaza hacia la formación de
  reactivos
• Keq 1 Proporción entre reactivos y productos

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• Así la expresión de velocidad de reacción para la
  reacción química será la siguiente

Donde kqe es la cte de equilibrio y indican
las concentraciones en mol/litros
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Ejercicios

• En relación a las siguientes reacciones, indique
  la constante de equilibrio.
• N2 3H2 2NH3
• CO2 H2O H2CO3
• 2Al 3O2 2AlO3

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Cinética de reacciones químicas

• Las reacciones químicas se producen por los
  choques eficaces entre las moléculas de reactivos.

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Energía de activación

• Además del choque adecuado las moléculas tienen
  que tener una energía suficiente, esta energía
  mínima se denomina energía de activación.

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Mecanismo de reacción
Reacción exotérmina Reacción endotérmica