Cinética química

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Química 2

Tema: Mecanismos de Reacción y Catalizadores 

Profesor: Ing. Luis Antonio Escobar Castañeda

Alumno: Carlos Israel Esparza Andrade

Fecha: 10/08/2015.

Mecanismos de Reacción y Catalizadores

Carlos Israel Esparza Andrade

Universidad de las Fueras Armadas-ESPE

ciesparza1@espe.edu.ec 

1. Mecanismos de reacción

El término que se utiliza para la secuencia de etapas elementales que conducen a la formación del producto es el mecanismo de reacción

Un mecanismo de reacción es un proceso (una serie de pasos) por el cual se lleva a cabo una reacción. Esta serie de pasos incluyen una ruptura y formación de enlaces entre átomos, incluyendo la variación de posición relativa de los mismos; mientras dure la reacción. (Universidad de Valencia, 2012)

Los factores que pueden afectar a los mecanismos de reacciones producidos a lo largo de la formación de productos, son los cambios de la temperatura y la presencia o ausencia de catalizadores. (J. de Paula, 1999)

El primer objetivo de la cinética química es determinar cuál mecanismo es el que está actuando y da lugar a la formación de productos en la reacción.

Gracias a esta determinación podemos observar que se produce reacciones en una sola etapa o reacciones en procesos (choque de moléculas):

• Reacción en una sola etapa:

NO (g) + O3 (g)             NO2 (g) + O2 (g) [pic 3]

• Reacción en procesos:

H2O2 + 2 Br- + 2 H+               Br2 + 2 H2O[pic 4]

Una ecuación balanceada no nos representa con exactitud cómo se da lugar una reacción. Hay ciertos casos en los cuales, solo nos indica la suma de las tantas etapas elementales o  reacciones elementales, y representa el avance de la reacción global a nivel molecular. (chang, 2010)

La Ecuación balanceada o también denominada global, en una reacción solo indica el origen y llegada de la misma, sin embargo los mecanismos de reacción nos representa la ruta de la formación de un producto determinado en una ecuación química. (chang, 2010)

Ejemplo:

2No (g) + o2 (g) ⎯→ 2No2 (g)

Como ya está entendido; los productos formados al reaccionar el oxígeno con el óxido nítrico no suceden directamente ocasionados por la colisión de dos moléculas de No y una molécula de O2, debido a que se ha determinado que existe N2O2 durante la trayectoria  de la reacción. (Universidad de Valencia, 2012)

 La reacción va así:

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Molecularidad de una reacción

Se define como molecularidad de una reacción al número de moléculas que intervienen en la formación de productos en una etapa elemental; Las mismas que pueden ser de la misma clase o diferentes.

• Bimolecular.-  En donde participan y se ven implicadas dos moléculas.
• Unimolecular.- Participa una molécula reaccionante. Como ejemplo podemos obtener la formación del ciclo propano en propeno.
• Termoleculares.- Son reacciones donde participan tres moléculas en una etapa elemental.

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Las  leyes de        rapidez y las etapas        elementales

Gracias a la identificación de las etapas elementales podemos deducir la ley de la rapidez es decir suponiendo la siguiente reacción:

A ⎯→ B

Gracias a que hay únicamente una molécula que es “A” se puede referir a una reacción unimolecular. Es decir que mientras la cantidad de moléculas A sea mayor, la velocidad de la reacción incrementará; y se puede deducir la siguiente fórmula:

Rapidez = k [A]

De donde obtenemos que: la reacción unimolecular es directamente proporcional a la concentración de A, ósea podemos afirmar que la reacción es de primer orden. Para una reacción elemental bimolecular, que involucra a las moléculas de A y B

A + B ⎯→ producto

Para calcular la rapidez de formación del producto que en este caso es C va a depender de la frecuencia con la que A y B choquen, lo que en sí depende su concentración y matemáticamente podemos expresarla como:

Rapidez = k [A] [B]

De la misma manera cuando la reacción es bimolecular pero actúan dos moléculas de la misma clase:

A + A ⎯→ productos

2A ⎯→ productos

Matemáticamente se expresa la velocidad como:

Rapidez = k [A]2

1. Catalizadores

Los catalizadores son sustancias las cuales intervienen en las reacciones, y se encargan en acelerar o retardar la reacción y la generación del producto, y que su duración es perenne hasta el final de la reacción, Lo que quiere decir que en la reacción no se consumen, y no son parte de los productos reaccionantes. Los catalizadores que se encargan en detener la reacción se denominan inhibidores. (Netto, 2013)

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