INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN
DE LOS REACTANTES SOBRE LA VELOCIDAD
DE REACCIÓN
OBJETIVO
Establecer la influencia del
cambio de concentración inicial de los reactivos sobre la velocidad
de reacción. Ilustrar el método de aislamiento para la
determinación del orden y constante de
velocidad de una reacción.
PRELABORATORIO
1. Explique en que consiste el método de aislamiento para estudiar la
cinética de una reacción.
2. Cuando decimos que una reacción es de pseudo-primer orden?
3. Que es una reacción de saponificación?
4. Explique un método diferente al utilizado en
esta practica, mediante el cual pudiera estudiarse
la cinética de la saponificación de un éster.
TEORÍA
La reacción que se estudiara es la saponificación del acetato de etilo. La
velocidad de una
reacción de segundo orden es proporcional al producto de la
concentración de dos atomos o moléculas.
Estas dos moléculas pueden ser las mismas como en las reacciones
siguientes:
Descomposición gaseosa del HCl:
2 2HCl
H +Cl2 (1)
Opuede ser diferente como en la formación del acetato de etilo en
solución:
3 2 5 3 2 5 2 CH COOH +C H OH
CH COOC H + H O (2)
O la saponificación del acetato de etilo en solución, la cual es
la reacción que se estudia en esta
practica:
3 2 5 2 5 3 CH COOC H OH− C H OH CH COO− +
+ (3)
En el caso de reacciones con dos reactivos, para estudiar la influencia de los
reactivos que
ejerce el cambio de concentración inicial de los reactantes sobre la
velocidad de reacción pueden
considerarse las siguientes posibilidades:
I. Que las concentraciones iniciales sean iguales:
0 0 [A] = [B] (4)
LABORATORIO DE CINÉTICA QUÍMICA
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II. Que las concentraciones iniciales sean diferentes
PROCESOS A VOLUMEN CONSTANTE
Si el volumen es constante, ï„V = 0, el trabajo será nulo, y por tanto :
PROCESOS A PRESION CONSTANTE
Si definimos una nueva magnitud : la ENTALPIA (H) como el calor transferido a presión
constante, obtenemos : que también puede expresarse :
donde ï„n es el incrementode moles gaseosos.
(recordemos que : )
Sucede que en una reacción endotérmica (se absorbe calor), ï„H  0.
Y en una reacción exotérmica (se desprende calor), ï„H  0.
Llamamos ENTALPIA NORMAL DE FORMACION, y se representa por ï„Hf0, a la variación
de calor que tiene lugar al formarse un mol de un compuesto a partir de los
elementos que lo constituyen a 1 atm de presión y 25 sC de temperatura.
Llamamos ENTALPIA NORMAL DE COMBUSTION, y se representa por ï„Hc0, a la
variación de calor que tiene lugar al quemarse un mol de un compuesto en
presencia de Oxígeno a 1 atm de presión y 25 sC de temperatura.
LEY DE HESS
“Cuando una reacción puede expresarse como
la suma algebraica de dos o más reacciones, su calor de reacción es igual a la
suma algebraica de los calores de reacción de las reacciones parciales”.
ENERGIAS DE
ENLACE
Una reacción química supone la ruptura de los enlaces de los reactivos y la
formación de nuevos enlaces para dar lugar a los productos de reacción.
Teniendo en cuenta que para romper un enlace hay que suministrar energía, y que
al formarse se desprende, podremos calcular la entalpía de una reacción si
conocemos el coste energético de cada uno de los enlaces que se rompe y forma,
según la ecuación :
ESPONTANEIDAD DE LAS REACCIONES QUIMICAS
Una reacción será espontánea si se verifica sin ayuda de agentes externos. La
espontaneidad no depende únicamente del
valor de la entalpía, sino también de otra función termodinámica que se
denomina ENTROPIA (S).
Se define la entropía como la medida del desorden del
sistema, de modoque a mayor desorden, mayor valor entrópico.
Todos los sistemas tienden a obtener estados de mínima energía (mínima
entalpía), y máximo desorden (máxima entropía).
Para determinar la espontaneidad de una
reacción química es necesario introducir una nueva función que relacione
entalpía con entropía, es la ENERGIA LIBRE DEGIBBS (G), que por definición es :
Según el valor que adquiera esta magnitud podemos concluir :
• Si ï„G  0, el proceso será no espontáneo.
• Si ï„G  0, el proceso será espontáneo.
• Si ï„G = 0, el sistema estará en equilibrio.
En el cálculo de la entropía y de la energía libre de Gibbs, puede aplicarse
también la ley de Hess si conocemos los valores para reacciones parciales que
sumadas algebraicamente dan lugar a una reacción problema.
La temperatura influye mucho en la espontaneidad de las reacciones químicas ;
de modo que :
• A temperaturas bajas, la espontaneidad es prácticamente función
exclusivamente de la entalpía (procesos endotérmicos no serán espontáneos y los
exotérmicos sí).
• A temperaturas altas, puesto que se favorece la descomposición de las
moléculas en partículas más pequeñas, serán espontáneos los procesos que
tiendan a aumentar el desorden
Podemos relacionar la energía libre de un proceso con su constante de
equilibrio según la fórmula :
donde ï„G0 es la variación de la energía libre standard (Valor de la energía
libre cuando las presiones parciales de cada componente es de 1 atm.)
CINETICA QUIMICA
VELOCIDAD DE REACCION
En una reacción química, se define VELOCIDAD DE REACCION como laconcentración molar de reactivo que
desaparece, o la concentración molar de producto de reacción que se forma, por
unidad de tiempo.
Sea una reacción genérica ajustada : ; definimos la velocidad :
-En función de los reactivos que desaparecen :
ó
-En función de los productos que se forman :
ó
Podemos, sin embargo expresar la velocidad de una manera única :
Así, la velocidad de reacción es directamente proporcional a las
concentraciones de los reaccionantes. A la expresión matemática que relaciona
la velocidad de reacción con las concentraciones de los reactivos se le
denomina ECUACION DE VELOCIDAD, y es :
III. Que una de las concentraciones iniciales sea sensiblemente mayor que la
otra de manera
que la reacción se comporte de pseudo-primer orden
0 0 [A] > [B] ó 0 0 [A] < [B] (6
Para cada caso puede obtenerse la
ecuación cinética integrada correspondiente y de su forma
linealizada, obtenerse la constante de velocidad adecuada.
