CATÁLISIS 1

1 Catálisis Homogénea

Ejemplo: Catálisis Homogénea

Tenemos que la etapa lenta es la 2, por lo cuál la rapidez de reacción sera rt=r2

3 Sugerencias de uso

Generalmente el método de etapa determinante es un poco más corto.
El método de estado estacionario es más largo en desarrollo pero obtienes una expresión más completa


Ejemplo:











La ecuación cinética para estado estacionario es más completa puesto que si suponemos que la etapa más lenta es la 2., tenemos que k2→0, por lo cuál la ecuación cinpetica se reduce a:

Que corresponde a la ecuación cinetica para etapa determinante.

Uso de los dos métodos:
Reacciones con radicales libres→ Estado estacionario
Reacciones donde se rompen y forman enlaces covalentes entre moléculas.→Etapa determinante

En el caso de la catálisis no se sabe "a priori" →Estado estacionario, Etapa determinante
Catálisis Homogénea→ Etapa determinante
Catálisis Heterogénea→ Etapa determinante
 Catálisis Enzimática→ Estado Estacionario

2 Estado Estacionario

Aproximación de estado estacionario

• Todas las reacciones son rápidas(no hay una etapa lenta)

Ejemplo:

Debemos recordar que:





De acuerdo al mecanismo:

Los dos productos intermedios NO3 y NO no deben aparecer en la ecuación final(No aparecen en la ecuación química)

1 Etapa determinante

Ejemplo de reacción:

Restricciones:
1) Diferentes reacciones elementales tienen diferentes velocidades.
2) Siempre hay una reacción más lenta que todas.
3) rtotal=rlenta ( Es decir la rapidez de reacción total es igual a la rapidez de la reacción lenta)

4) Todas las demás reacciones reversibles estan en equilibrio.
5)Todas las etapas anteriores a la etapa lenta se consideran como reversibles.

0 Relación entre Mecanismo y Cinética de Reacción

Se obtienen datos experimentales para la reacción monitoreando la concentración de reactivos y/o productos contra tiempo.
Usando estos datos se obtiene el orden de reacción para los reactivos involucrados y asi posteriormente comprobar si la ecuación cinética concuerda con el mecanismo propuesto

Existen 2 métodos:
1) Etapa determinante.
2) Aproximación de estado estacionario.

Ejemplo:

NOTA: Se mostrarán estos dos métodos con más detalle en la siguiente entrada.

Efecto de la temperatura

La variación de la rapidez de reacción es modelado mediante la ecuación de Arrhenius:

Si la temperatura aumenta la rapidez de reacción también lo hará pues incrementa el valor de la constante de rapidez

Efecto del catalizador:

• Cambia la velocidad de reacción.
• Cambia la energía de activación.
• Participa como reactivo en la reacción.
• Cambia el mecanismo de la reacción(se forman otros productos intermedios).
  

Reacción con catalizador:

El siguiente diagrama muestra el efecto de adicionar un catalizador a la reacción.

Cinética de Reacción

Repaso de cinética

La rapidez de reacción depende directamente de la concentración de reactivos, la temperatura de reacción y de la adición de catalizador, como se muestra a continuación
r=f [Concentración de reactivos, T, Catalizador]
Donde:
r: Rapidez de reacción [mol/Ls]
T: Temperatura
La ecuación de rapidez de reacción es completamente experimental es decir, no podemos inferir "a priori" el orden de reacción para los reactivos.
La ecuación de rapidez para una reacción simple puede definirse de la siguiente manera:
Dada la reacción: aA+bB→Productos


Donde:
k: Constante de rapidez(Unidades dependen de los ordenes α, β, γ)
CA: Concentración del reactivo A.
CB: Concentración del reactivo B.
CK: Concentración del catalizador k.

α: Orden de reacción para A [Experimental]
β: Orden de reacción para B [Experimental]
γ: Orden de reacción para k [Experimental]