Integrantes del Equipo #6

-Bareño Guardado Leobardo

-Carrillo Canizales Belen

-Dorame Ronquillo Karina

-Gil Romero Juan

-Moreno Moisés

-Gonzales Omar

Unidad VI Cinética Química y Nanotecnología

Cinetica Quimica
La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general (Difusión, ciencia de superficies,catálisis). La cinética química es un estudio puramente empírico y experimental; la química cuántica permite indagar en las mecánicas de reacción, lo que se conoce como dinámica química.

Velocidad de Reacción.

La velocidad de reacción se define como la cantidad de sustancia que reacciona por unidad de tiempo. Por ejemplo, la oxidación del hierro bajo condiciones atmosféricas es una reacción lenta que puede tardar muchos años,¹ pero la combustión del butano en un fuego es una reacción que sucede en fracciones de segundo.

Mecanismo de Reacción
El mecanismo de reacción es el conjunto de las fases o estados que constituyen una reacción química. Los mecanismos de reacción están ligados a la cinética y a la dinámica química.

Energía de Aceptación
La energía de activación (  ) en química y biología es la energía que necesita un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso. La energía de activación suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química dada.

Equilibrio Químico
En un proceso químico, el equilibrio químico es el estado en el que las actividades químicas o las concentraciones de los reactivos y los productos no tienen ningún cambio neto en el tiempo. Normalmente, este sería el estado que se produce cuando una reacción química evoluciona hacia adelante en la misma proporción que su reacción inversa. La velocidad de reacción de las reacciones directa e inversa por lo general no son cero, pero, si ambas son iguales, no hay cambios netos en cualquiera de las concentraciones de los reactivos o productos. Este proceso se denomina equilibrio dinámico.¹

Complejo Activado
En química, un complejo activado de una reacción química es la disposición particular de los átomos en la cima de la barrera energética. Si representamos su energía frente a todas las coordenadas del sistema, generalmente veremos cómo es un mínimo energético en todas ellas, menos en la coordenada de reacción -que lleva de los reactivos a los productos-, en la que es un máximo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE REACCION QUIMICA.

-Temperatura: a la cual se desarrolla la reacción
-Grado de división de los reactivos
-Naturaleza de los reactivos
-Concentración de los reactivos



http://mx.kalipedia.com/ecologia/tema/factores-afectan-velocidad-reaccion.html?x=20070924klpcnafyq_116.Kes&ap=2

 FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO QUÍMICO:

* Cambio de la temperatura. Si en un equilibrio químico se aumenta la temperatura, el sistema se opone al cambio desplazándose en el sentido que haya absorción de calor, esto es, favoreciendo la reacción endotérmica. Por el contrario, al disminuir la temperatura se favorece el proceso que genera calor; es decir, la reacción exotérmica.

* Cambio de la presión. La variación de la presión en un equilibrio, sólo influye cuando intervienen sustancias en estado gaseoso y se verifica una variación en el número de moles entre reactivos y productos. Un aumento de presión favorecerá la reacción que implique una disminución de volumen. En cambio, si se disminuye la presión, se favorecerá la reacción en la que los productos ocupen un volumen mayor que los reactivos.

* Catalizadores. No modifican el sentido del equilibrio, porque influyen por igual en las velocidades de las dos reacciones implicadas en todo equilibrio; tan sólo afectan a la energía de activación tanto a la derecha como a la izquierda, por lo tanto solamente cambian la cantidad de tiempo necesario para alcanzar el equilibrio.


http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090210051752AA1DzS1


Principio de Le Chatelier

El principio de Le Châtelier, postulado por Henri-Louis Le Châtelier (1850-1936), químico industrial francés, establece que:

Si un sistema químico que en principio esté en equilibrio experimenta un cambio en la concentración, en la temperatura, en el volumen o en la presión parcial, variará para contrarrestar ese cambio.

Este principio es equivalente al de la Ley de masas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Le_Ch%C3%A2telier

La constante de equilibrio.
Las concentraciones de los gases se expresan en molaridad y se pueden calcular a partir del   número de moles de gases presentes al inicio, del número de moles en el equilibrio y del volumen del matraz (en litros). El análisis de los datos en el equilibrio muestra que aunque la proporciónN02   /[N2 O4   ] presentan valores dispersos, la magnitud de la relaciónN02   2/[N2 O4   ] es asi constante, en promedio es 4.63×10-3

Donde k es una constante para la relación de equilibrioa 25 grados.

http://www.buenastareas.com/ensayos/El-Concepto-De-Equilibrio-y-La/3630790.html

Constante de Ionización:
Factor que relaciona la calidad de la radiación con su capacidad para generar fenómenos de ionización.


Producto de Solubilidad:

El producto de solubilidad o producto iónico de un compuesto ionico es el producto de las concentraciones molares (de equilibrio) de los iones constituyentes, cada una elevada a la potencia del coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio:

C_mA_n ↔ m Cⁿ⁺ + n A^m-

Donde C representa a un catión, A a un anión y m y n son sus respectivos índices estequiométricos. Por tanto, atendiendo a su definición su producto de solubilidad se representa como:

Kps = [Cⁿ⁺]^m [A^m-]ⁿ

^{http://es.wikipedia.org/wiki/Producto_de_solubilidad}

TENDENCIAS DE LA NANOTECNOLOGIA, MATERIALES Y CARACTERISTICAS:

La nanotecnología permite trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. Esta posibilidad nos lleva a  fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas, la nanotecnología provocará una segunda revolución industrial; Son un mercado floreciente y en la actualidad se emplean en multitud de tecnologías y productos de consumo.

CARACTERÍSTICAS:

• Colaboración de múltiples ciencias: biología, física, química,informática, ingeniería, medicina…

• Se trata de fabricar productos tangibles

• Elevados costes de equipamiento, acceso necesario a propiedad intelectual, conocimientos muy especializados.

Materiales inteligentes (smart materials): En términos generales, un tipo de materiales, una nueva generación de materiales derivadas de la nanotecnología, cuyas propiedades pueden ser controladas y cambiadas a petición.

Es una de las principales líneas de investigación de la nanociencia con aplicaciones a muchas industrias (desde las textiles a la industria de la Defensa). Por ejemplo: fibras inteligentes para la ropa (Smart Fibres, Fabrics and Clothing). Sistemas inteligentes para diversas aplicaciones (Smart Systems: Microphones, Fish Farming)

Los materiales inteligentes tienen la capacidad de cambiar su color, forma, o propiedades electrónicas en respuesta a cambios o alteraciones del medio o pruebas (luz, sonido, temperatura, voltaje). Estos materiales podrían tener atributos muy potentes como la autoreparación.

Relacionados con esto están los super materiales (super materials) con extraordinarias propiedades. La capacidad de crear componentes con precisión atómica puede llevar a estructuras moleculares con interesantes características tales como una alta conductividad eléctrica o potencia.

http://quimica1b.over-blog.es/pages/TENDENCIAS_DE_LA_NANOTECNOLOGIA_MATERIALES_Y_SUS_CARACTERISTICAS-3981001.html

Unidad V Conceptos Generales de Gases, Termoquímica y Electroquímica

Unidad V Conceptos Generales de Gases, Termoquímica y Electroquímica

¿Qué es un Gas?

Se denomina gas el estado de agregación de la materia que bajo ciertas condiciones de temperatura y presión permanece en estado gaseoso.

¿Qué es un Gas Ideal?

Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí. El concepto de gas ideal es útil porque el mismo se comporta según la ley de los gases ideales, una ecuación de estado simplificada, y que puede ser analizada mediante la mecánica estadística.

Tipos de gases ideales:

Existen tres clases básicas de gas ideal:

§  el clásico o gas ideal de Maxwell-Boltzmann,

§  el gas ideal cuántico de Bose, compuesto de bosones, y

§  el gas ideal cuántico de Fermi, compuesto de fermiones.

El gas ideal clásico puede ser clasificado en dos tipos: el gas ideal termodinámico clásico y el gas ideal cuántico de Boltzmann. Ambos son esencialmente el mismo, excepto que el gas ideal termodinámico está basado en la mecánica estadística clásica, y ciertos parámetros termodinámicos tales como la entropía son especificados a menos de una constante aditiva. El gas ideal cuántico de Boltzmann salva esta limitación al tomar el límite del gas cuántico de Bose gas y el gas cuántico de Fermi gas a altas temperaturas para especificar las constantes aditivas. El comportamiento de un gas cuántico de Boltzmann es el mismo que el de un gas ideal clásico excepto en cuanto a la especificación de estas constantes. Los resultados del gas cuántico de Boltzmann son utilizados en varios casos incluidos la ecuación de Sackur-Tetrode de la entropía de un gas ideal y la ecuación de ionización de Saha para un plasma ionizado débil.

¿Qué es un Gas real?

El gas real, en cambio, es aquel que posee un comportamiento termodinámico y que no sigue la misma ecuación de estado de los gases ideales. Los gases se consideran como reales a presión elevada y poca temperatura.

¿Qué son las Propiedades Criticas?

Es el conjunto de condiciones físicas de presión, temperatura y volumen, a las cuales la
densidad y otras propiedades del líquido y gas se vuelven idénticas, es decir, es un punto a
una presión y temperatura dada donde físicamente no puede diferenciarse si se trata de gas o
líquido. Estas propiedades críticas son únicas (una sola presión, una sola temperatura) para
una sustancia dada y se requiere para la determinación de otras propiedades de la sustancia.
La presión crítica, Pcr, y la temperatura crítica, Tcr, son medidas en el laboratorio y
usualmente son desconocidas por lo que se requiere su determinación por medio de
Correlaciónes, como la de Brown et al, para determinar las propiedades críticas en función de
la gravedad específica del gas.

¿Qué es el Factor de Comprensibilidad?

El Factor de compresibilidad (Z) se define como la razón entre el volumen molar de un gas real (Vreal) y el correspondiente volumen de un gas ideal (Videal),
Y se utiliza para comparar el comportamiento de un gas real respecto al establecido por la ecuación de los Gases Ideales.

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas



Diferencia entre el Comportamiento de Gases Reales e Ideales

Diferencias entre el Gas Ideal y el Gas Real:
    -Para un gas ideal la variable “z” siempre vale uno, en cambio para un gas real, “z” tiene que valer diferente que uno. 
     - La ecuación de estado para un gas ideal, prescinde de la variable “z” ya que esta para un gas ideal, vale uno, pero   para un gas real, ya que esta variable tiene que ser diferente de uno, la fórmula queda de esta forma: PV = znRT. 
    - La ecuación de van der Waals:     

      Se diferencia de las de los gases ideales por la presencia de dos términos de corrección; uno corrige el volumen, el otro modifica la presión. 
-Los gases reales, a presiones y temperaturas cercanas a las ambientales, actúan como gases ideales. 

http://www.buenastareas.com/ensayos/Gas-Ideal-y-Gas-Real/2144012.html

 Propiedades: Presión, Volumen y Temperatura (PVT)

 Volumen de un gas: son las dimensiones del espacio que ocupa un gas. En un sistema cerrado, el gas ocupa todo el volumen del sistema. Asi por ejemplo, cuando un gas es metido a un recipiente, se expande uniformemente para ocupar todo el recipiente. Cuando un gas es sacado del recipiente al ambiente tenderá a expandirse por la atmósfera

Presión de un gas: fuerza dividida entre el área que ejercen las moléculas de gas al chocar unas con otras y con las paredes de un sistema. A la vez, por la 3ª ley de Newton de Acción y Reacción, también es la fuerza por unidad de área que ejercen las paredes del sistema sobre el gas.

Temperatura de un gas: percepción macroscópica de la energía interna que contiene un gas. La energía interna es aquella energía que poseen las moléculas para moverse: rotar, vibrar y desplazarse. A mayor temperatura, mayor energía interna contiene el gas.

http://www.enciclopediadetareas.net/2010/09/volumen-presion-y-temperatura.html

Ley de Boyle

Esta Ley fue descubierta por el científico inglés Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle - Mariotte.

La ley de Boyle establece que a temperatura constante, la presión de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional al volumen que ocupa.

¿Por qué ocurre esto?

Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor, ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

Cuando disminuye el volumen, la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo por lo que aumenta la presión.

Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen es constante.

Por lo que la expresión matemática de esta ley es:

PV=K

Si la presión se expresa en atmósferas (atm)  y el volumen en litros (l), la constante k estará dada en (l·atm), que son unidades de energía y entonces, la constante de Boyle representa el trabajo realizado por el gas al expandirse o comprimirse.

Otra forma de expresar la Ley de Boyle es:

P₁V₁=P₂V₂

_{http://servicios.encb.ipn.mx/polilibros/fisicoquimica/gases/Ley%20Boyle.htm}

Ley de Charles

La Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Ley de Charles, es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa.

En esta ley, Jacques Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debido al movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_De_Charles

La ley de Gay-Lussac¹ dice:

§  Si el volumen de una cierta cantidad de gas a presión moderada se mantiene constante, el cociente entre presión y temperatura (Kelvin) permanece constante:

P/T=CONSTANTE

donde:

§  P es la presión

§  T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)

Esta ley fue enunciada en 1800 por el físico y químico francés Louis Joseph Gay-Lussac. 

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Gay-Lussac

Ecuación General del estado gaseoso

La combinación de la Ley de Boyle y la Ley de Charles nos permite establecer una relación matemática entre el volumen, temperatura y presión de una muestra determinada de gas. Esta relación queda formulada así: 

"La razón entre el producto Presión - Volumen y la Temperatura es una constante".

    Donde: PV =nRT   o   P1V1/T1=P2V2/   T2
    
V = volumen         n = constante
P = presión
n     no. de moles o gramos
R =constante
T =     temperatura

R= 0.0821 (lts)(atm)/ °K mol=   8.31 °J/°K mol

http://www.buenastareas.com/ensayos/Ley-General-Del-Estado-Gaseoso/156484.html

Concepto de Termodinámica

La termodinámica, término griego que significa “termo”= calor, forma de energía en movimiento  capaz de efectuar un trabajo; y dinámica = movimiento, es una rama de la ciencia Física, experimental, que relaciona la energía mecánica  y la térmica con el trabajo externo realizado por un sistema, considerando como sistema una porción del universo  exterior sujeto al estudio.

http://deconceptos.com/ciencias-naturales/termodinamica

Calor de Reacción

El calor de reacción, Qr se define como la energía absorbida por un sistema cuando los productos de una reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes. Para una definición completa de los estados termodinámicos de los productos y de los reactantes, también es necesario especificar la presión. Si se toma la misma presión para ambos, el calor de reacción es igual al cambio de entalpía del sistema.

http://www.sc.ehu.es/iawfemaf/archivos/materia/00121.htm

Calor de Formación

Calor que se absorbe o se desprende cuando se forma un mol de compuesto a partir de sus elementos en sus estados de agregación más estables a 25ºC y 1atm.

http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/141-calculo-de-calor-de-reaccion-entalpias-de-formacion

Calor de Solución
Cuando se disuelve un soluto en un disolvente, en general, se produce un intercambio de energía que se manifiesta en un aumento o disminución de la temperatura del sistema. El calor absorbido o liberado se denomina calor de disolución

La Electroquímica

Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química.¹ En otras palabras, lasreacciones químicas que se dan en la interfase de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.

Celdas Electroliticas

Es un dispositivo simple de dos electrodos, sumergido en un electrolito capaz de originar energía eléctrica por medio de una reacción química. Si se produce una reacción química por el paso de electricidad a través de ella, tenemos las celdas electrolíticas. Cuando se combinan dos o más celdas en serie o paralelo se obtiene una batería. El acumulador de plomo es una batería constituida por tres celdas conectadas en serie.

Una celda electrolítica consta de un liquido conductor llamado electrolítico además de dos electrodos de composición similar. La celda como tal no sirve como fuente de energía eléctrica, pero puede conducir corriente desde una fuente externa denominada acción electrolítica. Se usa en electro deposición, electro formación, producción de gases y realización de muchos procedimientos industriales, un ejemplo es la refinación de metales. Si debido al flujo de la corriente los electrodos se tornan desiguales, es posible que ocurra una acción voltaica.

http://www.buenastareas.com/ensayos/Celdas-Electroliticas/3404743.html

Celdas Voltaicas Definición:

Dispositivo en el cual la transferencia de electrones se fuerza al pasar por una vía externaen lugar de hacerse directamente entre los reactivos.

Una celda voltaica es un dispositivo experimentalempleado para producir energía eléctrica a partir de una reacción redox. La principal característica de la celdavoltaica es la pared porosa que separa las dos soluciones evitando que se mezclen.

http://es.scribd.com/doc/91727918/Celdas-Voltaicas