2.-Unidad VI Cinética Química y Nanotecnología

2.1.-Conceptos básicos de: cinética química, velocidad de reacción, mecanismo de reacción, energía de activación, equilibrio químico y complejo activado.

Cinética química: Orden de reacción. Expresiones de velocidad en sistemas dinámicos. Relación entre la constante de equilibrio y la cinética. Cómo medir la velocidad y determinar las constantes de velocidad. El estudio de las velocidades de las reacciones químicas, recibe el nombre de cinética química.

Velocidad de reacción: La rapidez con la que se produce una transformación química.

Mecanismo de reacción: La descripción detallada de una reacción química paso a paso es el mecanismo de reacción.

Energía de activación: es la energía necesaria en un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso.

Equilibrio químico: Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinámico.

Complejo activado: 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.

2.2.-Conceptos básicos de: cinética química, velocidad de reacción, mecanismo de reacción, energía de activación, equilibrio químico y complejo activado.

Cinética química: Orden de reacción. Expresiones de velocidad en sistemas dinámicos. Relación entre la constante de equilibrio y la cinética. Cómo medir la velocidad y determinar las constantes de velocidad. El estudio de las velocidades de las reacciones químicas, recibe el nombre de cinética química.

Velocidad de reacción: La rapidez con la que se produce una transformación química.

Mecanismo de reacción: La descripción detallada de una reacción química paso a paso es el mecanismo de reacción.

Energía de activación: es la energía necesaria en un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso.

Equilibrio químico: Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinámico.

Complejo activado: 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 rea

2.3.-Factores que afectan la velocidad de reacción química y factores que afectan el equilibrio químico

·    Factores que afectan la velocidad de reacción química: Una reacción química se produce mediante colisiones eficaces entre las partículas de los reactivos, por tanto, es fácil deducir que aquellas situaciones o factores que aumenten el número de estas colisiones implicarán una mayor velocidad de reacción.

Factores que afectan el equilibrio químico: si un sistema en equilibrio es sometido a una perturbación o una tensión, el sistema reaccionará de tal manera que disminuirá el efecto de la tensión. De acuerdo a este principio, puede haber variaciones de concentración, cambios de temperatura o presión.

2.4.-Ley de Le Chatelier y constante de equilibrio

Ley de Le Chatelier: un estado de equilibrio químico es mantenido en tanto no se alteren las condiciones del sistema. Cuando se modifica algún parámetro, como por ejemplo, la presión, la temperatura o la concentración de algunas de las especies en equilibrio, este se traslada en cierta dirección (hacia los reactivos o hacia los productos) hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio.

Constante de equilibrio: Un equilibrio químico es la situación en que la proporción entre las cantidades de reactivos y productos en una reacción química se mantiene constante a lo largo del tiempo. 

Constante de ionización: es la constante de equilibrio de una disociación iónica, definida inmediatamente por la ecuación de la constante de equilibrio en función de las concentraciones molares correspondientes. Por tanto, la constante de ionización es igual al producto de las concentraciones iónicas dividido por la concentración de la sustancia sin disociar. Las constantes de ionización varían apreciablemente con la temperatura. A menos que se diga otra cosa se sobrentenderá que lo temperatura es de 25°C.

2.5.-Producto de solubilidad

Producto de solubilidad: El producto de solubilidad de un compuesto es el producto de las concentraciones molares de sus iones en una disolución saturada, donde cada una de ellas se encuentra elevada a un exponente que exponente que coincide con su coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio de disolución.

2.6.-Tendencias de la Nanotecnología, materiales y características.

Tendencias de la Nanotecnología, materiales y características:

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, etc.

·         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).

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 súper 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.