PRESENTACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

1. Efecto de la
Temperatura en la
Velocidad de la Reacción

2. Velocidad de Reacción
• Se
define como la cantidad de sustancias que se
transforma en determinada reacción por unidad de
volumen y tiempo.

3. Energía de Activación
Es la energía que necesita un sistema antes de poder iniciar un
determinado proceso. La energía de activación suele utilizarse para
denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una
reacción química dada. Para que ocurra una reacción entre dos
moléculas, éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer
una cantidad de energía mínima. A medida que las moléculas se
aproximan, sus nubes de electrones se repelen.

4. • Si
la energía es suficiente, se vence la repulsión y las
moléculas se aproximan lo suficiente para que se produzca
una reordenación de los enlaces de las moléculas. La
ecuación de Arrhenius proporciona la base cuantitativa de
la relación entre la energía de activación y la velocidad a la
que se produce la reacción. El estudio de las velocidades de
reacción se denomina cinética química.

5. Mecanismo de Reacción
Es el conjunto de las fases o estados que constituyen una reacción
química. los reactivos son el estado inicial y los productos el estado
final, hay una variación de energía libre.
La energía libre debe ser negativa ya que será una reacción
espontánea, es decir, que la reacción podrá llevarse a cabo sin
ningún
impedimento
termodinámico.

6. Influencia de la temperatura Sobre la Velocidad

10. ¿Que es?
• La ecuación de Arrhenius es una expresión matemática que se
utiliza para comprobar la dependencia de la constante de
velocidad (o cinética) de una reacción química con respecto a la
temperatura a la que se lleva a cabo esa reacción.
• Puede ser usada para modelar la variación de temperatura de
coeficientes de difusión, población de vacantes cristalinas,
velocidad de fluencia, y muchas otras reacciones o procesos
inducidos térmicamente.

11. Ecuación 1. Ecuación cinética
• La
Cinética Química estudia la velocidad de las reacciones
químicas. Ésta depende de diferentes factores entre los cuales se
encuentra la temperatura (T). Muy frecuentemente, la velocidad
de las reacciones químicas se puede expresar a través de una
ecuación cinética similar a (1):
v = k [A]n
Donde:
k: es la constante cinética
A: es el reactivo.
n: es el orden de reacción

12. • La concentración de reactivo y el orden de reacción
no dependen de la temperatura.
• Por
lo tanto concluimos que si la velocidad de
reacción y la constante cinetica depende de la
temperatura.
• Para
muchas reacciones, esta dependencia de k
respecto de la temperatura se puede expresar
según una ecuación empírica, la ecuación de
Arrhenius.

13. Ecuación 2. Ecuación de Arrhenius
k aumenta de modo exponencial cuando aumenta la temperatura. En ella aparecen dos
parámetros:
•
•
•
La energía de activación (Ea) está relacionada con la barrera de energía que deben superar los
reactivos para transformarse en productos, por lo que un valor elevado de la misma provoca un
valor reducido de k y por lo tanto de v. Sus dimensiones son de energía por cada mol.
· El factor pre-exponencial o factor de frecuencia (A) tiene las mismas unidades que k.
El modo más cómodo de trabajar con la ecuación de Arrhenius es transformarla e nsu forma
linealizada.

14. Ecuación 3. Ecuación de Arrhenius
Método Grafico
• Si se aplican logaritmos neperianos en ambos lados de la igualdad, se
obtiene:
• Ésta es la ecuación de una línea recta, donde Y es ln k, X es 1/T, la ordenada
en el origen es ln A y la pendiente es –Ea/R. En la figura 1 se muestra una
representación de dicha línea recta.

16. El alternativo de trabajar con la ecuación de Arrhenius es considerar solamente
dos puntos de dicha recta. Así, a una temperatura T1 la constante cinética
tomaría un valor k1, y del mismo modo para el par de valores T2-k2. Escribiendo
la ecuación de Arrhenius linealizada para ambos puntos, y restando ambas
ecuaciones se obtendría:
Ecuación de Arrhenius linealizada para dos pares de valores T-k
• Esta ecuación es muy útil para la resolución de problemas porque
relaciona T1, k1, T2, k2 y Ea. Utilizándola se puede hallar Ea a partir
de dos pares de valores T-k. También se aplica en problemas en los
que se nos da un par de valores T-k y la energía de activación, y se nos
pide que hallemos k a otra temperatura.

17. Ejemplo:

18. • Para un único proceso térmicamente activado de velocidad limitada, un
gráfico de Arrhenius da una línea recta, desde la cual pueden ser
determinados tanto la energía de activación como el factor pre-exponencial.

19. Los gráficos de Arrhenius son ocasionalmente
utilizados para analizar el efecto de la
temperatura en las tasas de rapidez de las
reacciones químicas. Para un único proceso
térmicamente activado de velocidad limitada, un
gráfico de Arrhenius da una línea recta, desde la
cual pueden ser determinados tanto la energía
de activación como el factor pre-exponencial.

20. Puesto que k varía con T según la ecuación de Arrhenius, ln k varía frente a
1/T según una línea recta. La pendiente de ésta es –Ea/R (ver ecuación 3). Tras
despejar damos el resultado final: Ea = 102.89 KJ/mol

21. Teoría de las Colisiones
• Explica
cualitativamente cómo ocurren las reacciones químicas y porqué las
velocidades de reacción difieren para diferentes reacciones.
•
Para que una reacción ocurra las partículas reaccionantes deben colisionar. Solo una
cierta fracción de las colisiones totales causan un cambio químico; estas son llamadas
colisiones exitosas. Las colisiones exitosas tienen energía suficiente (Ea) al momento
del impacto para romper los enlaces existentes y formar nuevos enlaces, resultando en
los productos de la reacción.