Coloquio9 Cinética Química_NC_PDF

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Cinética Química: 
¿Qué es? Velocidad de reacción, velocidad de desaparición de reactivos o de aparición de 
productos. Como varía la concentración de reactivos o productos en función del tiempo. 
A → 2 B 
r = Velocidad de reacción [mol/(L.s)] 
Ci = Concentración molar de i [mol/L] 
Velocidad de reacción promedio: �̂� =
∆𝐶
𝑡
 
Velocidad de reacción instantánea: 𝑟 = −
𝑑𝐶𝐴
𝑑𝑡
 
𝑟 =
1
2
𝑑𝐶𝐵
𝑑𝑡
 
Definición rigurosa: 𝑟 =
1
𝜈
𝑑𝐶𝑖
𝑑𝑡
 
νA = -1 , νB = +2 
Ley de velocidad de reacción: 
𝒓 = 𝒌. 𝑪𝑨
𝒏 
k = Constante cinética (Depende de la T) 
n = orden de reacción respecto a A 
Orden global = n 
 
Otro ejemplo: A + C → 2 B 
𝒓 = 𝒌. 𝑪𝑨
𝒏. 𝑪𝑪
𝒎 
k = Constante cinética (Depende de la T) 
n = orden de reacción respecto a A 
m = orden de reacción respecto a C 
Orden global = n + m 
 
Deducir el perfil de concentración del reactivo en función del tiempo para una cinética de 
primer orden: 
 A → 2 B 
𝒓 = 𝒌. 𝑪𝑨
𝟏 = 𝒌. 𝑪𝑨 
Por definición: : 𝑟 = −
𝑑𝐶𝐴
𝑑𝑡
 
𝒌. 𝑪𝑨 = −
𝑑𝐶𝐴
𝑑𝑡
 
𝒌. 𝑑𝑡 = −
𝑑𝐶𝐴
𝑪𝑨
 Integro con Cond. Borde: t = 0 , CA = CA° 
𝑪𝑨 = 𝐶𝐴
° . 𝑒(−𝑘.𝑡) 
 
 
 
 
 
 
𝒓 = 𝒌. 𝑪𝑵𝑶
𝒏 . 𝑪𝑯𝟐
𝒎 
k = Constante cinética (Depende de la T) 
n = orden de reacción respecto a NO 
m = orden de reacción respecto a H2 
Orden global = n + m 
a 
𝒓 = 𝒌. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒏. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒎 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟑 
 
b 
𝒓 = 𝒌. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒏. (𝟎, 𝟑𝟎)𝒎 = 𝟓. 𝟏𝟎−𝟑 
 
c 
𝒓 = 𝒌. (𝟎, 𝟑𝟎)𝒏. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒎 = 𝟏. 𝟏𝟎−𝟐 
 
Sistema de 3 ecuaciones con 3 incógnitas, que puedo resolver. 
a 
= 
𝒌. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒏. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒎 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟑 
 
= 
(𝟎, 𝟏𝟓)𝒎 = 𝟏 
 
 
b 
𝒌. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒏. (𝟎, 𝟑𝟎)𝒎 = 𝟓. 𝟏𝟎−𝟑 
 
(𝟎, 𝟑𝟎)𝒎 = 𝟐 
 
 
(
0,15
0,30
)
𝑚
=
1
2
 
(
1
2
)
𝑚
=
1
2
 
m. ln(
1
2
) = 𝑙n (
1
2
) 
m = 1 
 
 
a 
= 
𝒌. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒏. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒎 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟑 
 
= 
(𝟎, 𝟏𝟓)𝒏 = 𝟏 
 
 
c 
𝒌. (𝟎, 𝟑𝟎)𝒏. (𝟎, 𝟏𝟓)𝒎 = 𝟏. 𝟏𝟎−𝟐 
 
(𝟎, 𝟑𝟎)𝒏 = 𝟒 
 
 
(
0,15
0,30
)
𝑛
=
1
4
 
(
1
2
)
𝑛
=
1
4
 
n. ln(
1
2
) = 𝑙n (
1
4
) 
n = 2 
 
𝑘. (0,30)𝑛. (0,15)𝑚 = 1. 10−2 
𝑘. (0,30𝑀)2. (0,15𝑀)1 = 1. 10−2𝑀/𝑠 
𝑘 =
1. 10−2𝑀/𝑠
(0,30𝑀)2. (0,15𝑀)1
= 𝟎, 𝟕𝟒
𝟏
𝑴𝟐. 𝒔
 
 
Orden de reacción (Orden global) = n + m = 3 
 
 
 
t1/2 = 15 min → k = 0,693/15min = 0,0462 min-1 
 
Por otra parte, para reacción de primer orden sabemos que el perfil de concentración del 
reactivo obedece a esta ecuación: 
𝑪𝑨 = 𝐶𝐴
° . 𝑒(−𝑘.𝑡) 
t = ¿ para que la concentración pase de CA° = 0,2 M a CA = 0,05M 
𝟎, 𝟎𝟓𝑴 = 0,2𝑀. 𝑒(−0,0462𝑚𝑖𝑛
−1.𝑡) 
𝟎, 𝟎𝟓𝑴
0,2𝑀
= 𝑒(−0,0462𝑚𝑖𝑛
−1.𝑡) 
𝒍𝒏(𝟎, 𝟐𝟓) = ln(𝑒(−0,05𝑚𝑖𝑛
−1.𝑡)) = −0.0462. 𝑡 
𝒍𝒏(𝟎, 𝟐𝟓)
−0.00462
= 𝑡 
𝟑𝟎 𝒎𝒊𝒏 = 𝒕 
 
Otra forma de hacerlo: 
Inicial CA° = 0,2M 
Pasan 15 min baja a 0,1M 
 
Inicial CA° = 0,1M 
Pasar 15 min baja a 0,05M 
 
Tiempo total 15min + 15 min = 30 min