QUIM122 CONTROL CONTROL MECANISMO DE REACCIÓN. REACCIÓN. JUEVES 20 DE AGOSTO 2015. NOMBRE: Ezequie S!"i#!
1. $!%! $!%! e e &i'u &i'uie ie() ()ee *e+! *e+!(i (i&* &*,: ,: A - 2B / C C / D C,(&i"e%!(", ,& &i'uie()e& #!,%e& "e e(e%'!& "e !+)i#!+i(: E! 341 6 20 4+!7*,8 E ! 3491 6 10 4+!7*,8 E ! 342 6 ; 4+!7*,< a.
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b.
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c.
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2. $!%! $!%! e e &i'u &i'uie( ie()e )e *e+!(i *e+!(i&*, &*,:: NO2 - NO2 / N2O N2O - O / N2O5 - O2
a.
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b.
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c.
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d.
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1. A + B ⇔ C
C → D
a)
; r 1= k 1 [ A ][ B ] ² y
r−1= k −1 [ C ]
; r 2= k 2 [ C ]
Tenemos que
r reaccion =
−d [ A ] dt
= k 1 [ A ][ B ] ² − k −1 [ C ]
b) La etapa determinante esta dada por la siguiente reacción elemental
C → D
;r 2= k 2 [ C ]
c) tenemos que la ley de velocidad para la etapa determinante esta dada por: r 2= k 2 [C ] , aora bien debemos escribir !"# en $unción de % y & debido a que " es intermediario y por lo tanto tiene una tiempo de vida media muy corto.
'ntonces tenemos que en base a la apro(imación del estado estacionario d [ C ] = dt
k 1 [ A ][ B ] ²
− k −1 [ C ] − k 2 [ C ]=
k 1 [ A ][ B ] ²
− [ C ] (k −1 + k 2 )=
−[ C ]( k −1 + k 2 )=−k 1 [ A ][ B ] ²
/− 1
[C ]( k −1+ k 2 )=k 1 [ A ][ B ] ² [C ]=
k 1 [ A ][ B ] ² k −1 + k 2
%ora reempla*ando
r 2=
[C ]=
k 1 [ A ][ B ] ² k −1 + k 2
en
r 2= k 2 [ C ] tenemos que
k 2 k 1 [ A ][ B ] ² k −1 + k 2
%ora tenemos que
k −1 ≫ k 2
, entonces podemos decir que k −1 + k 2≈ k −1 con lo anterior
r 2=
podemos reescribir la ecuación
k −1 + k 2
r 2= K [ A ][ B ] ²
%ora tenemos que
K =
k 2 k 1 [ A ][ B ] ²
; K =
[C ]=
k 2 k 1 [ A ][ B ] ² k −1
k 2 k 1 k −1
k 2 k 1 k −1 − Ea2
− Eareacción
=
RT
Areacción e
A 2 e
RT
− Ea1
∗ A 1 e RT − Ea−1
A−1 e − Eareacción
A reacción e
=
RT
A 2 A 1 A−1
RT
Ea 2 Ea 1 Ea− 1 + − ) RT RT RT
−(
∗e
− Eareacción
%ora tenemos que
RT
e
Ea 2 Ea 1 Ea −1 + − ) RT RT RT
−(
=e
% partir de aora tenemos que − Eareacción
e
como
RT
=e
− Eareacción RT
Ea 2 Ea 1 Ea −1 + − ) RT RT RT
ln
−(
=−(
Ea2 Ea1 Ea−1
+
−
RT RT
RT
)
− Eareacción −( Ea2 + Ea1− Ea−1) = / RT RT
− Ea
RT
reacción
=−( Ea + Ea − Ea− ) /−1 2
1
1
Eareacción= Ea2 + Ea1− Ea−1 Eareacción=
+ Kcal 2 Kcal 1 Kcal Kcal + − = mol mol mol mol
; A reacción =
A 2 A1 A−1
=
NO2 + NO 2 ⇔ N 2 O+
2.-
; r 1=k 1 [ NO 2] ² y
N 2 O + + O→ N 2 O + O2
r −1 =k −1 [ N 2 O + ]
; r 2= k 2 [ N 2 O + ][ O ]
/ k −1 > k 1> k 2 a) La etapa 1 y 2 son bimoleculares. b)
2 NO2 + O→ N 2 O + O2
c) Tenemos que la ley de velocidad para la etapa determinante esta dada por: r 2= k 2 [ N 2 O+ ][O ] , aora bien debemos escribir [ N 2 O+ ] en $unción de [ N O 2 ] [ N 2 O+ ] es intermediario y por lo tanto tiene una tiempo de vida media muy corto.
debido a que
'ntonces tenemos que en base a la apro(imación del estado estacionario d [ N 2 O + ] dt
=
2 k 1 [ NO 2 ] ² − k −1 [ N 2 O+ ] − k 2 [ N 2 O + ][ O ]= 2 k 1 [ NO 2 ] ² − [ N 2 O+ ]( k −1 + k 2 [O ])=
−[ N 2 O+ ]( k −1 + k 2 [ O ])=− 2 k 1 [ NO 2 ] ²
/− 1
[ N 2 O+ ](k −1 + k 2 [ O ])=2 k 1 [ NO2 ] ² [ N 2 O+ ]=
2 k 1 [ NO2 ] ² k − 1+ k 2 [ O ]
%ora reempla*ando
r 2=
[ N 2 O+ ]=
2 k 1 [ NO2 ] ² k −1+ k 2 [ O ]
en
r 2= k 2 [ N 2 O+ ][O ] tenemos que
k 2 [ O ] 2 k 1 [ NO 2 ] ² k −1+ k 2 [ O ]
%ora tenemos que
k −1 ≫ k 2
, entonces podemos decir que k −1 + k 2 [ O ]≈ k −1 con lo anterior
podemos reescribir la ecuación c r 2=
k 2 [ O ] 2 k 1 [ NO 2 ] ² k −1+ k 2 [ O ]
omo
r 2=
k 2 [ O ] 2 k 1 [ NO 2 ] ² k −1
d) v
v r = k 2 [ O ]
r = k 1 [ NO 2 ] ²
[ O ]
[ NO 2 ]