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calculo de cinetica
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UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1* Velocidad de reaccin Mecanismos de reaccin Catlisis Teoras cinticas
Reacciones en disolucin
4. Cintica qumica
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Clase 1. Comentar problema 1.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Cintica de las reacciones Velocidad de reaccin Ecuaciones cinticas o leyes de velocidad Objetivos de estudio Fisicoqumica, Ira N. Levine, (McGraw Hill, Madrid, 2004). Captulo 17.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Velocidad de reaccin reacciones homogneas sistema cerrado volumen constante
a, b, ..., e, f, ... coeficientes estequiomtricosCondicionesvariacin de molescon el tiempo:guardan las relaciones estequiomtricas:Velocidad de conversin, J:>0, no equilibrio =0, equilibriopropiedad extensiva
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1* r es intensiva depende de la temperatura, T, presin, P, y concentacin
en el sistema homogneo [=] conc./tiempo
[=] mol/lVelocidad de reaccin, r = J/V :Si el volumen, V, es constante:sistema homogneo,
cerradoV=constanteintermedios en conc.
baja== Problema 1 ==
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*Problema 1.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Ecuaciones cinticas o leyes de velocidadExpresan la dependencia de r de la concentracin en un t dado y a T y P ctes.Resultado experimental (ley) observado en muchas (no todas) reacciones:ecuacin cintica o ley de velocidadrdenes parciales (enteros o semienteros)no son los coeficientes estequiomtricosla reaccin es de orden a en A, b en B, etc.orden global de la reaccin:
n=1 , reaccin de 1er orden, n=2, reaccin de 2o orden, etcconstante de velocidaddepende fuertemente de T; muy poco de Pa T dada k es constantek[=] conc1-n tiempo-1 = (l mol-1)n-1 s-1 1/k informa del tiempo en el que transcurre la
reaccin involucrando concentraciones 1M:
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Ejemplos:Responden a la forma simple que hemos visto: (fase gas)No responden a la forma simple que hemos visto: (disolucin acuosa)
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Objetivos de estudioLeyes de velocidad de forma simple (datos expt. ley de velocidad)Leyes de velocidad que no responden a la forma simple (mecanismo ley de velocidad)Integracin de ecuaciones cinticasDeterminacin de ecuaciones cinticasMecanismos de reaccinReacciones en cadenaInfluencia de la temperatura en las constantes de velocidadObjetivo 1: Obtencin de la ley de velocidadObjetivo 2: Efecto de la temperaturaCatlisisObjetivo 3: Efecto de catalizadores
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Fin Clase 1.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Integracin de ecuaciones cinticas Reacciones de primer orden Reacciones de segundo orden Reacciones de orden n Reacciones reversibles de primer orden Reacciones consecutivas de primer orden Reacciones competitivas de primer ordenFisicoqumica, Ira N. Levine, (McGraw Hill, Madrid, 2004). Captulo 17.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Clase 2. Comentar problemas 2 a 7
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Integracin de ecuaciones cinticasV = cte, T = cte Planteamiento:Integracin de la ecuacin cintica
variacin de concentraciones con tMedidas cinticas
variacin de concentraciones con tContraste
Deduccin de la ecuacin de velocidad aplicableObjetivo:== Problemas 6 y 7 ==
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*Problemas 5,6 se convierten en 6,7 este curso
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Procedimiento y objetivo inmediatosreacciones reversibles/consecutivas/competitivas de 1er orden,concentraciones = f(tiempo)Integrando las ecuaciones cinticas ms comunes:obtendremos:
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*)
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Integracin. Reacciones de primer orden.productosV = cte, T = cte;irreversible (Kequil = )primer ordenvariables:separamos variablesrecta; pendiente = ln [A] decae linealmente con t [A] decae exponencialmente con t
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Tiempo de vida media:transcurrido el la concentracin inicial se reduce a la mitades independiente de== Problemas 2 y 3 ==
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Integracin. Reacciones de segundo orden.productosV = cte, T = cte; irreversible (Kequil = )segundo orden; variables:separamos variablesrecta; pendiente =Tipo 1Tiempo de vida media:depende de
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Integracin. Reacciones de segundo orden.productosV = ctesegundo orden; variables:cambio de no. de moles de B y A por reaccin qumicaTipo 2Usamos la estequiometra para sustituir [B] en funcin de [A]:expresin que llevaremos a la ecuacin de velocidad para integrarla
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
=x =p =sTiempo de vida media no aplicableSi [A]0 y [B]0 son cantidades estequiomtricas no es aplicable:== Problema 4 ==
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*Problema 7 es ahora el 4.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Si [A]0 y [B]0 son cantidades estequiomtricas se utiliza en todo momento.
Sustituyendo,
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Integracin. Reacciones de orden n.Caso ms sencillo de orden n:Tiempo de vida media:depende de y del orden n== Problema 5 ==
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*Problema 4 es ahora el 5
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Primer orden?Segundo orden?Datos cinticos disponibles Ecuacin de velocidad?== Problemas 6 y 7 == ver Apndices
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Integracin. Reacciones reversibles de primer orden.A Cla cte. de equilibrio no es infinitasupondremos estequiometra 1:1kdkivelocidad de reaccin directa (orden 1 en A):+
total debida a debida a r. directa r. inversa == 3 variables ==estequiometra:Al cabo de suficiente tiempo como para llegar al equilibrio: que podemos sustituir arriba
inversa (orden 1 en C):
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*Clase 3. Me qued justa el curso 2007-2008. Dejar quiz reacciones competitivas para la clase 4. Comentar Problema 8 (R. competitivas).
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*=x =sResultado: reversible: irreversible (caso particular: [A]eq=0; ki=0): reversible irreversible
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Integracin. Reacciones consecutivas de primer orden.A B Csupondremos coeficientes estequiomtricos = 1k1k2La velocidad de variacin de [B] debida a ambas reacciones es:
en totalTenemos 3 ecuaciones diferenciales:Cmo vamos a resolverlas?SupondremosResolveremos (1) y sustituiremos [A]=f(t) en (2)Usaremos conservacin de la materia en (3)
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*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Solucin de (1):la llevamos a (2) La ec. cintica (2) queda como:Para resolver (2) usaremos: (con las correspondencias que sealan las flechas)cuya solucin es:siendo
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Solucin de (2):
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Solucin de (3):Conservacin de la materia + estequiometra 1:1:1:sustitumos las soluciones de (1) y (2) aqu
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Resultado:A B Ck1k2[B] muy baja si k1 < k2B se acumula temporalmente si k1 > k2k2 = 6k1k2 = 1/6 k1
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*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Integracin. Reacciones competitivas de primer orden.A Ck1A Dk2Ambas de primer ordencoeficientes estequiomtricos: 1:1, 1:1variables: [A], [C], [D], t; 3 ecuaciones diferenciales1er orden con =0
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*Problema 8
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*se resuelve como la (2)Notar que: en todo momento: control cinticoResultado:== Problema 8 ==
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*Fin Clase 3.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Determinacin de ecuaciones cinticas Introduccin Mtodo del tiempo de vida media Mtodo de las velocidades iniciales Mtodo del aislamientoFisicoqumica, Ira N. Levine, (McGraw Hill, Madrid, 2004). Captulo 17.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Clase 4. Me sobr tanto tiempo en 2007-08 que expliqu lo de la estequiometra y los problemas de gases. Comentar problemas 9 y 10.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Determinacin de ecuaciones cinticas. IntroduccinObjetivos:obtencin de rdenes parciales
constantes de velocidad
Ingredientes:Ecuaciones cinticas integradas
Mtodo del tiempo de vida media,
Mtodo de las velocidades iniciales
Mtodo del aislamiento
datos cinticos experimentales
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Mtodo del tiempo de vida mediaObjetivo:Resultados de la integracin: orden 1 n independiente de [A]0
rectapendientecontrastable con experimentosProcedimiento:
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Procedimiento:Ejemplo:3 ArSO2H ArSO2SAr + ArSO3H + H2O en disolucin actica, 700CDatos cinticos:1.Representar [A] frente al tiempo2.Sealar {[A]0} y sus mitades. Leer los {t1/2} correspondientes3.Representar log t1/2 vs. log [A]0 con los datos de 2.4.Obtener la pendiente 1-n5.Conocido n, calcular k con la representacin lineal que corresponda6.Usar la ecuacin cintica para predicciones
t/min015.304560120180300[ArSO2H]/mmol.l-1100.84.372.264.056.838.729.719.6
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Paso 1Paso 2Paso 2:
[ArSO2H]0/mmol.l-1100.90807060t1/2/min77.583.594.0106.0125.5
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Pasos 3 y 4
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Paso 5.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Mtodo de las velocidades inicialesObjetivo:Control de concentraciones iniciales y medida de velocidades iniciales Procedimiento: (condiciones experimentales) [A]0 variable[B]0, [C]0 , , fijas
[B]0 variable[A]0, [C]0 , , fijasb
Experimento 1. [A]0,1 ,[B]0, [C]0 , r0,1 Experimento 2. [A]0,2 ,[B]0, [C]0 , r0,2 Anlogamente b, g,
== Problema 9 ==
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Para obtener ms precisin: [A]0 variable, [B]0, [C]0 , , fijas
rectapendienteordenada enel origenAnlogamente b, g,
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Mecanismos de reaccin Introduccin Reacciones elementales. Conceptos bsicos Ecuaciones cinticas de reacciones elementales Relacin entre ctes. cinticas y ctes. de equilibrio de reacciones elementales Aproximacin de la etapa determinante de la velocidad Aproximacin del estado estacionario Fisicoqumica, Ira N. Levine, (McGraw Hill, Madrid, 2004). Captulo 17.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Clase 5. Comentar problemas 11, 12, 13a,14a, 14b.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Mecanismos de reaccin. IntroduccinMecanismo:conjunto de reacciones elementales reaccin globalproposicin de un mecanismo deducir ecuacin cinticaconocida la ecuacin cintica proponer mecanismoconsistente con la ecuacin cintica de la reaccin global:Objetivos de estudio:Reacciones elementales
Conceptos bsicos Ecuaciones cinticas de reacciones elementales Relacin entre ctes. cinticas y ctes. de equilibrio en reacciones elementales
Mecanismo deducir ecuacin cintica:
Aproximacin de la etapa determinante de la velocidad Aproximacin del estado estacionario
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Reacciones elementales. Conceptos bsicosMolecularidadnmero de molculas que reaccionan en una etapa o reaccin elemental === no es aplicable a la reaccin global === unimoleculares A productos bimoleculares 2A productos ; A + B productos trimoleculares 2A + B productos ; A + B + C productos
permite clasificar las reacciones elementales:Ecuaciones cinticas de reacciones elementales unimoleculares A productos
los rdenes parciales coinciden con los coef. estequiomtricos bimoleculares 2A productos
A + B productos trimoleculares 2A + B productos
A + B + C productos
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1* Por qu esta relacin ? la velocidad de reaccin no. de choques reactivos entre molculas
(suponiendo aproximaciones aplicables a reacciones entre gases ideales y/o reacciones que ocurren en disoluciones diludas ideales)
el no. de choques / volumen concentraciones de las molc. involucradas
choques entre A y B [A][B] entre A y A [A][A] entre A, B y C [A][B][C]unimoleculares:
probabilidad de que A productos es cte. por unidad de tiempo y es [A]
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Relacin entre constantes cinticas y constantes de equilibrio en reacciones elementalesa A + b B c C + d D reaccin elemental reversible (sistema ideal)rdriEn un punto de equilibrio:
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*ctes. de velocidadcte. de equilibrioCaso particular:
si el disolvente es un reactivo (A) y su orden parcial (y coeficiente estequiomtrico) es nar. elemental reversiblea A + b B c C + d Drdri
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
Aproximacin de la etapa determinante de la velocidadEsquema del mecanismo una o ms reacciones elementales reversibles una reaccin lenta, irreversible una o ms reacciones rpidas
A B C Dk1k-1k-2k3k-3Ocurre si:favorece que (1) sea reversiblees ms lenta (cuello de botella) quefavorece que (2) sea irreversible(2) es irreversible k2Ejemplo:Objetivo: dado un mecanismo, deducir la ecuacin de velocidad
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Deduccin de la ecuacin cintica a partir del siguiente mecanismo:Ejemplo:etapa lentadado que la etapa 3 es muchoms rpida que la 2ec. cintica de etapa 2 determinada por su estequiometraDebemos sustituir -intermedio de reaccin- etapa reversibleetapa rpida, irreversible
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Usaremos la condicin de equilibrio de la etapa (1) dado que sta estar prxima al equilibrio:Conclusiones: Hemos supuesto que (vel. reaccin global)=(vel. etapa lenta) Observamos que k depende de
-la cte. de equilibrio de la etapa reversible -la cte. de velocidad de la etapa lenta La vel. de reaccin no depende del reactivo C6H5N2+ que se forma despus
de la etapa limitante
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Aproximacin del estado estacionario (AEE) Presta especial atencin a los intermedios de reaccin
(ej. H2NO2+, ONBr en la reaccin anterior)excepto en el perodo de induccin Buena aproximacin: velocidad de formacin velocidad de desaparicin [Int] cte.
Objetivo: dado un mecanismo, deducir la ecuacin de velocidadAsume que los intermedios de reaccin son muy reactivos
y no se acumulan:
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Deduccin de la ecuacin cintica usando la AEE:Ejemplo: Intermedios:
Planteamiento:
velocidad de formacin de un producto de la reaccinintermedio
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1* AEE para sustituir [Int] en la ecuacin cintica: (tantas veces como intermedios)
AEEllevado a la ecuacin cintica:debemos aplicar la AEE a este intermedio tambinPrimero, para ONBr
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
AEEllevado a la ecuacin cintica:La ecuacin cintica deducida coincide con la experimental si:con lo que:Segundo, para H2NO2+== Problemas 11, 12, 13a, 14a,b ==
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*Fin clase 5.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Aproximacin del estado estacionario (AEE) Identificar los intermedios de reaccin en la reaccin global
Resumen del procedimiento:Expresar la velocidad de reaccin global (r) en funcin de un
producto o un reactivo (el que d la expresin ms simple)Aplicar la AEE a cada intermedio para expresar [Int] en fun-
cin de [reactivos]/[productos]/[catalizador]/constantesSustituir [Int] en la ecuacin de velocidad global
Discutir casos particulares (que simplifican la ecuacin de velocidad)
en funcin de que unas velocidades de etapas sean menores que otras== Problemas 11, 12, 13a, 14a,b ==
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Reacciones en cadena Reacciones en cadena. Esquema del mecanismo Deduccin de la ecuacin de velocidad Iniciacin/inhibicin del mecanismo Reacciones en cadena ramificada Fisicoqumica, Ira N. Levine, (McGraw Hill, Madrid, 2004). Captulo 17.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Clase 6.
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Reacciones en cadena. Esquema del mecanismo.Tipos de etapas:
Iniciacin Terminacin Propagacin
CADENA
se consume un intermedio propagador reactivos productos se regenera el propagador
Ejemplos: muchas reacciones de combustin explosin polimerizacin por adicin
pequea cantidad de intermedio gran cantidad de productos
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Un ejemplo bien estudiado:Etapa 1: Br2 y M chocan y Br2 se disocia. Br inicia la cadena: etapa de INICIACINEtapa -1: 2 Br se recombinan. Br desaparece: etapa de TERMINACIN Etapas 2 y 3: Se consume Br. Reactivos productos. Se regenera Br: etapas de PROPAGACIN Br es el propagadorEtapa -2: Se destruye el producto HBr (hace r): etapa de INHIBICIN Etapa -3: Demasiado lenta
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Deduccin de la ecuacin de velocidadAplicaremos la AEE a los intermedios: Br, H
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*
AEE para los intermedios Br e H:
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Ahora sustitumos [Br] y [H] en la ecuacin cintica:Que coincide conla experimental:siendo:
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1* la potencia en [Br2]1/2 implica disociacin del Br2 en el mecanismo [HBr]/[Br2] indica que ambos compiten por reaccionar con H en las etapas -2 y 3 [HBr] en el denominador indica que inhibe la reaccin: si [HBr] r
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Iniciacin del mecanismo:Iniciacin/inhibicin del mecanismo
Trmicamente calentar a T alta favorece la disociacin de Br2
Fotoqumicamente fotodisociacin a T ms bajas
Iniciador adicin de sustancia que genere el propagador:
Inhibicin del mecanismo:
Aadiendo sustancias que consumen propagadores
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1*Las etapas de PROPAGACION producen ms propagadores que se consumen, dando lugar a reacciones explosivas.Reacciones en cadena ramificadaEjemplo:etapas en cadena ramificadaconsumeproduceEjemplo: combustin de hidrocarburoscombustin de CH4 complicada reaccin en cadena ramificada 22 etapas elementales 12 especies propagadoras (radicales):
UAM 2010-2011. Qumica Fsica. Cintica-1
*Fin clase 6 - me sobr tiempo (entre 5 y 10 min).
UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Influencia de la temperatura en las ctes. de velocidad Ley de Arrhenius Interpretacin de la energa de activacin Dependencia de A y Ea de la temperatura Relacin entre Ea y Uo en gases ideales Dependencia de T de la cte. de velocidad de una reaccin globalFisicoqumica, Ira N. Levine, (McGraw Hill, Madrid, 2004). Captulo 17.
UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Clase 7. Comentar problemas 13b, 14c, 15 y 16.
UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Variacin de la cte. de velocidad con la temperatura.Ley de Arrhenius. k vara bruscamente con T
Arrhenius (1889) estudia experimentalmente k(T) de muchas reaccioneshomogneas elementales: A = factor preexponencial Ea = energa de activacin caractersticos de la reaccin A[=]k ; Ea [=]RT
Teniendo en cuenta:Arrhenius esperaba:que integra a (1) si Ea indep. de T2N2O5 4NO2 +O2
k(T) puede ajustarse a:
UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*A partir de medidas k vs. T:
A a partir de la ordenada en el origen Ea de la pendiente
Eligiendo las mismas unidades para expresar k y A podemos usar:2N2O5 4NO2 +O2
UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1
*
UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Ejercicio: A partir de datos k(T) obtener los valores de A, EaC2H5I + OH- C2H5OH + I-pdte= -10895K = -Ea/R ; Ea = 10895 K 1.9872x10-3kcal K-1 mol-1 = 21.6 kcal/molordenada origen = 27.786 = ln A A = 1.168x1012 lmol-1s-1== Problema 15 ==
104 k (lmol-1s-1)0.5033.6867.11190T (K)289.0305.2332.9363.8
ln (k/lmol-1s-1)-9.898-7.907-5.004-2.129103 1/T (K-1)3.4603.2773.0042.749
UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1
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UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*A = 1.1681012 lmol-1s-1pendiente = -10895 Kordenada en el origen = 27.786coef. correl = 0.99992Ea = 21.6 kcal/mol
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UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Interpretacin de la energa de activacin, EaTeora de colisiones (gases) slo las colisiones entre molculas con energa cintica relativa energa umbral dan reaccin k fraccin de esas colisiones Maxwell-Boltzmann: Fraccin de colisiones reactivas:(kB= cte. de Boltzmann) dependencia de T dependencia de Ea
Si A es cte., k=f(fraccin molculas reactivas)
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UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Dependencia de A y Ea de la temperaturaEn general,pueden depender o no de TEn muchos casos, pueden considerarse independientes de T dentro del error de los datos cinticos.
Son independientes de T cuando Ea >> RT
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UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Ejercicio: A partir de datos k(T) obtener Ea:Ejercicio anlogo:Problema 16 Conocida la Ea, calcular el efecto de la T sobre la constante de velocidad(suponiendo Ea constante en el intervalo de temperaturas)
T (K)298308kk12k1
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UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Ejercicio: Efecto de la Ea en k:2 reacciones qumicas transcurren a T ambiente: el factor preexponencial de Arrhenius A es igual para ambas sus Ea difieren en: 1.0 kcal/mol y 10.kcal/mol1.0 kcal/mol10. kcal/mol5.42x107Efecto de la Ea en k
(Ea2 - Ea1)kcal/molk2 /k11.00.1910.5x10-6
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UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Relacin entre Ea y UoReacciones elementales reversibles (gases ideales)en equilibrio:
ReactivosReactivosProductosProductosgases idealesArrheniuscambio de energainterna molar estndar
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UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Dependencia de la T de la cte. de velocidad de una reaccin globalSi la aproximacin de la etapa limitante es aplicable:etapa 1 reversible; etapa 2 lentaArrhenius aetapas elementalesEn este caso, la reaccin global sigue la ley de Arrhenius
== Problemas 13b, 14c ==
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UAM 2010-11. Qumica Fsica. Cintica-1*Reacciones competitivas:Arrhenius aetapas elementalesEn este caso, k no depende de T segn la ley de Arrhenius A Ck1A Dk2
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*Fin clase 7.
*Clase 1. Comentar problema 1.*
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*Problema 1.*
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*Fin Clase 1.*Clase 2. Comentar problemas 2 a 7*Problemas 5,6 se convierten en 6,7 este curso*)*
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*Problema 7 es ahora el 4.*
*Problema 4 es ahora el 5*
*Clase 3. Me qued justa el curso 2007-2008. Dejar quiz reacciones competitivas para la clase 4. Comentar Problema 8 (R. competitivas).*
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*Problema 8*Fin Clase 3.*Clase 4. Me sobr tanto tiempo en 2007-08 que expliqu lo de la estequiometra y los problemas de gases. Comentar problemas 9 y 10. *
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*Fin clase 4.*Clase 5. Comentar problemas 11, 12, 13a,14a, 14b.*
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*Fin clase 5.*
*Clase 6. *
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*Fin clase 6 - me sobr tiempo (entre 5 y 10 min). *Clase 7. Comentar problemas 13b, 14c, 15 y 16.*
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*Fin clase 7.