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Cinetica_Quimica

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Cinética Química
1. Velocidad de reacción.
2. Factores que afectan la velocidad de 
reacción.
3. Expresión de la ley de velocidad.
4. Teoría de las colisiones moleculares
5. Estado de transición.
6. Catalizadores.
La velocidad de una reacción describe qué tan rápido 
se consumen los reactivos y se forman los productos.
La cinética química se dedica al estudio de la velocidad de las reacciones 
químicas, los factores que la afectan y los mecanismos de reacción.
No todas las reacciones favorecidas por la termodinámica son favorecidas 
por la cinética.
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�
�
�������	
�
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g) ���	
�
4 Fe (s) + 3 O2 (g) → 2 Fe2O3 (s) �����
2 HCl (ac) + 2 Mg(OH)2 (s) → MgCl2 (ac) + 2 H2O (l) �G = 497 kJ/mol
C (diamante) (s) + O2 (g) → CO2 (g) �G = 4397 kJ/mol
��������	
�
�
�������	
�
Para describir la velocidad de una reacción, se debe conocer la 
concentración, ya sea de un �����	�� o ���
���� a distintos �	�����
conforme procede la reacción.
O
O
+
H
O
H
H
+
O
H
O
+
H
O
1.00.03
0.80.22
0.40.61
0.01.00
ConcentraciónConcentracióntiempo
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picosegundo (10�12 s)
femtosegundo (10�15 s)
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�
�
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�
¿Cómo se describe la velocidad de una reacción?
� A + � B → � C + � D
Las cantidades de cada sustancia se expresan mediante su concentración 
molar (mol/L) y se representa entre corchetes [ ].
[ ]
�
�
�
�
−
La velocidad puede expresarse 
en términos de la velocidad a la 
que 
��������� uno de los 
�����	���:
O bien, a la velocidad que �������
uno de los ���
�����:
[ ]
�
�
�
�
−
[ ]
�
�
�
�[ ]
�
�
�
�
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�
�
�������	
�
H2 (g) + 2 ICl (g) → I2 (g) + 2 HCl (g)
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�
�
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1. Naturaleza de los reactivos.
2. Concentración de los reactivos.
3. Temperatura.
4. Presencia de un catalizador.
Factores que afectan la 
velocidad de reacción
��������������������������������	
�
�
�������	
�
1. Naturaleza de los reactivosFormas alotrópicas del fósforo:
• El blanco reacciona 
violentamente con el oxígeno 
del aire
• El rojo es inerte…
El cobre en polvo arde espontáneamente en 
el aire, mientras que el alambre no lo hace…
��������������������������������	
�
�
�������	
�
Las velocidad de reacción depende 
del área superficial o grado de 
subdivisión.
El grado máximo de subdivisión 
hace posible que todas las 
moléculas (o átomos y iones) 
reaccionen en cualquier momento.
Esta situación ocurre cuando los 
reactivos están en estado 
gaseoso o en disolución.
El gis pulverizado (CaCO3) reacciona más rápido 
con HCl debido a una mayor área superficial.
1. Naturaleza de los reactivos
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�
�������	
�
2. Concentración de los reactivos
La ley de velocidad describe la manera en que van cambiando las 
concentraciones conforme pasa el �	�����
�������	
�.
�����	��� = 
[A]�[B]�…
��≡ constante de velocidad a temperatura fija
� y � ≡ orden de reacción – se determina �����	����������� –
1. El valor de � no cambia con la c���������	
� de reactivos o productos.
2. El valor de � no cambia con el �	����.
3. El valor de � cambia al variar la �����������…
��������������������������������	
�
�
�������	
�
Teoría de las Colisiones
Para que una reacción ocurra, las moléculas deben colisionar.
Al aumentar la concentración de los reactivos se favorecen las colisiones. Sin 
embargo, no todas dan lugar a reacción.
Para que una colisión sea efectiva las especies deben de:
1. Poseer la energía mínima necesaria para romper y formar enlaces 
nuevos.
2. Tener la orientación adecuada en el momento de la colisión.
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NO (g) + N2O (g) → NO2 (g) + N2 (g)
��������������������������������	
�
�
�������	
�
NO (g) + N2O (g) → NO2 (g) + N2 (g)
��������������������������������	
�
�
�������	
�
NO (g) + N2O (g) → NO2 (g) + N2 (g)
��������������������������������	
�
�
�������	
�
Teoría del estado de transición
En una reacción química se rompen enlaces para formar nuevos.
Por lo tanto, las reacciones químicas deberán estar relacionadas con los 
cambios en la energía del sistema (�H).
A + B2 → AB + B
A + B─B → A…B…B → A─B + B
reactivos estado de 
transición
productos
��������������������������������	
�
�
�������	
�
A + B─B → A…B…B → A─B + B
��������������������������������	
�
�
�������	
�
A + B─B → A…B…B → A─B + B
��������������������������������	
�
�
�������	
�
Teoría de las colisiones y estado de transición
I� + CH3Cl → CH3I + Cl
�
��������������������������������	
�
�
�������	
�
Teoría de las colisiones y estado de transición
I� + CH3Cl → CH3I + Cl
�
��������������������������������	
�
�
�������	
�
3. Temperatura
A mayor temperatura (T2) habrá una fracción mayor de moléculas que tengan 
la energía de activación (Ea) necesaria para que la reacción proceda, a 
comparación de una temperatura más baja (T1).
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�
�
�������	
�
3. Temperatura
La ecuación de Arrhenius relaciona la velocidad de reacción (mediante su 
constante �) con la temperatura (T) para una misma energía de activación (Ea).
��
�	
�
�
−
=
Si T
aumenta
Ea/RT
disminuye
4 Ea/RT
aumenta
exp(4Ea/RT)
aumenta
�
aumenta
la reacción
se acelera
��������������������������������	
�
�
�������	
�
4. Presencia de un catalizador
Los catalizadores ������
la Ea permitiendo que la 
reacción química se lleve a 
cabo más rápido.
No toma parte en la 
reacción, por lo que no 
aparece en la ecuación 
balanceada.
��������������������������������	
�
�
�������	
�
4. Presencia de un catalizador
Un catalizador homogéneo existe en la misma fase que los reactivos.
2 Ce4+ + Tl+ → 2 Ce3+ + Tl3+
Mn2+
Ce4+ + Mn2+ → Ce3+ + Mn3+ etapa 1
Ce4+ + Mn3+ → Ce3+ + Mn4+ etapa 2
Mn4+ + Tl+ → Mn2+ + Tl3+ etapa 3
2 Ce4+ + Tl+ → 2 Ce3+ + Tl3+ global
��������������������������������	
�
�
�������	
�
4. Presencia de un catalizador
Un catalizador heterogéneo está presente en una fase distinta a la de los 
reactivos.
Etapas del proceso:
1. Adsorción
2. Activación del reactivo adsorbido
3. Reacción
4. Desorción
4. Presencia de un catalizador
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�
�
�������	
�
2 C8H18 (g) + 25 O2 (g) → 16 CO2 (g) + 18 H2O (g)
Pt
NiO
2 CO (g) + O2 (g) → 2 CO2 (g)
Pt
NiO
��������������������������������	
�
�
�������	
�
1. Proceso Haber para la fabricación de amoniaco.
N2 + 3 H2 → 2 NH3 cat: Fe/FeO/Fe2O3 (T elevada)
2. Producción de trióxido de azufre para la fabricación de ácido sulfúrico.
2 SO2 + O2 → 2 SO3 cat: V2O5 (400 C)
3. Cloración de benceno.
C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl cat: FeBr3 (T.A.)
4. Hidrogenación de hidrocarburos.
RCH=CH2 + H2 → RCH2CH3 cat: Pt (T.A.)
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�
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�������	
�
Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores en 
reacciones bioquímicas específicas.
Son catalizadores altamente específicos y extremadamente eficientes.
4. Presencia de un catalizador

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