martes, 30 de noviembre de 2010

Rapidez de una reacción

Las reacciones químicas ocurren a diferentes velocidades, así tenemos reacciones que duran en fracciones de segundo, otras en cambio en minutos y otras años, en realizar.

El ejemplo de una reacción química lenta es la combustión del papel, necesita años, es una reacción espontánea, debido a que su Δ G<0.

(C6H12O6)n (s) + O2(g) → CO2(g) + H2O (l)

En cambio un ejemplo de reacción que se lleva a cabo en cuestión de segundos sería la neutralización del ácido clorhídrico con hidróxido de sodio.

HCl(ac) + NaOH(ac) → NaCl(ac) + H2O (l)

Parte de la química que se estudia la rapidez de una reacción (velocidad de una reacción) y los factores que afectan dicha velocidad se conoce como Cinética química.

La velocidad de una reacción se define como el cambio en la concentración de un reactivo o un producto con respecto al tiempo.
v = [concentración]/ tiempo = moles / litro x segundo

Si consideramos una reacción hipotética general: A → B

En donde las moléculas de A se transforman en moléculas de B.

La velocidad de reacción es una medida de la rapidez con que se consume el reactivo A o se genera B.

En un intervalo de tiempo dado Δt, la velocidad de la reacción se puede expresar como un aumento de la concentración de B a lo largo de ese intervalo.

Velocidad = cambio de la concentración de B intervalo de tiempo
Velocidad = Δ[B] / Δt
Donde Δ[B] = concentración B en el tiempo final –la concentración de B en el tiempo inicial.
Como la concentración de B aumenta conforme avanza la reacción, Δ[B]es un número positivo.

También se puede calcular la velocidad de la reacción en términos del cambio de concentración de A.

Velocidad = Δ[A] / Δt
Donde Δ[A] = concentración A en el tiempo final –la concentración de A en el tiempo inicial.
Como la concentración de A disminuye conforme el tiempo avanza, Δ[A] es un número negativo. Pero como la velocidad de reacción es una cantidad positiva, es necesario adicionar un signo negativo en la expresión para que dicho valor sea positivo.
Velocidad = -Δ[A] / Δt

Teoría de las colisiones

Para que una reacción se lleve a cabo las partículas reaccionantes deben chocar (colisión) que permite un rea reglo de los átomos, electrones, enlaces químicos que originan la formación de nuevas especies llamado complejo activado.

El número de colisiones es directamente proporcional al número de partículas presentes en una reacción.

VαN°de colisiones/ segundo

Energía de activación

Llamado también energía del umbral, es un término introducido en 1889 por S. Arrheniusy se define como la energía que se debe superar para que una reacción química ocurra. Es decir, la energía de activación se le conoce también como la energía mínima necesaria para que una reacción química específica ocurra.

La energía de activación hace posible que las partículas se acerquen lo suficiente para que los electrones de su capa externa interactúen. Cuando chocan dos moléculas de reactivos, la colisión puede producir una ruptura de enlaces químicos y por consiguiente se forman nuevos enlaces dando lugar a las moléculas de los productos.

Factores que afectan la velocidad de reacción

  • La naturaleza de los reactivos
  • La concentración de los reactivos
  • La temperatura
  • La superficie de contacto
  • La presencia de catalizadores

sábado, 27 de noviembre de 2010

Simulador de Velocidad de reacción

Simulador:
En la pestaña donde dice: Chemical Kinetics, en una reacción de descomposición podrás apreciar los sigueintes aspectos de una reacción química:
a) Teoría cinética molecular de una reacción.
b) Las variables como volumen, temperatura, energía de activación y la teoría de las colisiones.

Calentamiento global

jueves, 25 de noviembre de 2010

Molaridad

Uno de los métodos más útiles para expresar la concentración de las disoluciones es la molaridad (M) y se define como el número de moles de soluto presentes en una disolución entre el número de litros.

Molaridad = moles de soluto/ Litros totales de disolución

Preparación de disoluciones molares

Ejemplo de cómo determinar los gramos de una sustancia que se necesitan para preparar un volumen determinado de una disolución con una molaridad específica.

¿Cuántos gramos de dicromato de potasio K2Cr2O7 se necesitan para preparar 250 mL de una disolución 0.125M?

El plan es partir de la cantidad conocida y llegar a gramos del dicromato de potasio, es decir, el es Plan: mL L moles gramos

Paso I: Inicia con la cantidad conocida, si está en mL pasarla a litros.

250 mL (1L/ 1 000 mL)

Paso 2: Convertir los litros a moles con la molaridad como factor de conversión.

250 mL (1L/ 1 000 mL) (0.125 mol/L)

Paso 3: Convertir las moles a gramos con la masa molecular como factor de conversión.

250 mL (1L/ 1 000 mL) (0.125 mol/ L) (294 g de K2 Cr2O7 /1 mol)

Paso 4: Hacer las operaciones.

250 mL (1L/ 1 000 mL) ( 0.125 mol /L) (294 g de K2Cr2O7/1 mol) = 9.19 g de K2Cr2O7

Resultado: Para preparar 250 mL de una disolución de dicromato de potasio se pesan 9.19 g en suficiente agua destilada y se completa el volumen hasta 250 del matraz aforado. Se rotula como K2Cr2O7 0.125 M

Cálculo de volúmenes de disoluciones molares

¿Cuántos mL de una disolución 0.125 M de K2Cr2O7 se necesitan para obtener 0.0259 mol de K2Cr2O7?

El plan a seguir es moles → L mL

Paso 1: Inicia con la cantidad conocida, el número de moles de K2Cr2O7 y conviértelos a litros con la molaridad como factor de conversión. Observa que la molaridad, moles por litro se emplea como factor de conversión invertida, para que las moles se eliminen y se obtenga la cantidad en litros.

0.0259 moles ( 1L / 0.125 moles)

Paso 2: convierte los litros a mL porque el problema pide mL.

0.0259 moles (1L / 0.125 moles) (1000 mL/ 1 L)

Paso 3: Realiza las operaciones.

0.0259 moles (1L / 0.125 moles) (1000 mL/ 1L) = 200 mL

Resultado: 200 mL de K2Cr2O7.

Preparación de disoluciones diluídas a partir de diluciones concentradas.

Una disolución concentrada conocida se puede diluir para preparar disoluciones que se deseen siempre y cuando sean más diluidas.

Durante la dilución, el número de moles no debe cambiar, por lo tanto, el producto del volumen por la molaridad (V1C1) antes de diluir es igual al producto del volumen por la molaridad (V2C2) después de la dilución. La fórmula queda así:

V1C1 = V2 C2

Ejemplo: Calcula cuántos mL de ácido clorhídrico concentrado HCl

12 M, se necesitan para preparar 500 mL de una disolución 2 M.

Paso 1: Identificar los valores originales (concentrada) y la diluida (final) en el problema.

Original: Diluida:

V1= ? V2= 500 mL

C1 = 12 M C2 = 2 M

Paso 2: sustituir los valores en la fórmula.

V1 x 12 M = 500 mL x 2 M

V1 = 500 mL (2M/ 12M) = 83.3 mL

Paso 3: Para preparar la disolución 2 M, se diluye 83.3 mL de HCl 12 M hasta completar un volumen total de 500 mL y mezclar perfectamente.

Ejercicios:

1. Cuántos gramos de cloruro de litio LiCl se deben disolver para preparar 135 L de una solución 0.194 M.

2. Calcula la molaridad de una solución que contiene 32 g de cloruro de potasio KCl y suficiente agua para llevar el volumen a 955 ml de agua.

3. Cuántos gramos de NaOH se necesitan para preparar 5 litros de una disolución 2M.

4. Cuál es la molaridad de una disolución de HCl, tiene 0.025 moles en 10 mL de agua.

5. Cuál será la molaridad de una dislolución si de diluyen 5 ml de una dislolución 1M de KOH en 250 mL.