Glosario De Termino

CINÉTICA DE LAS REACCIONES

El objeto de la cinética química es medir las velocidades de las reacciones químicas y encontrar ecuaciones que relacionen la velocidad de una reacción con variables experimentales.

Se encuentra experimentalmente que la velocidad de una reacción depende mayormente de la temperatura y las concentraciones de las especies involucradas en la reacción. En las reacciones simples, sólo la concentración de los reactivos afecta la velocidad de reacción junto con la temperatura, pero en reacciones más complejas la velocidad también puede depender de la concentración de uno o más productos. La presencia de un catalizador también afecta la velocidad de reacción; en este caso puede aumentar su velocidad. Del estudio de la velocidad de una reacción y su dependencia con todos estos factores se puede saber mucho acerca de los pasos en detalle para ir de reactivos a productos. Esto último es el mecanismo de reacción.

Las reacciones se pueden clasificar cinéticamente en homogéneas y heterogéneas. La primera ocurre en una fase y la segunda en más de una fase. La reacción heterogénea depende del área de una superficie ya sea la de las paredes del vaso o de un catalizador sólido.

Velocidad de reacción

La rapidez (o velocidad) de reacción está conformada por la rapidez de formación y la rapidez de descomposición. Esta rapidez no es constante y depende de varios factores, como la concentración de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reacción y el estado físico de los reactivos.

Uno de los factores más importantes es la concentración de los reactivos. Cuanto más partículas existan en un volumen, más colisiones hay entre las partículas por unidad de tiempo. Al principio, cuando la concentración de reactivos es mayor, también es mayor la probabilidad de que se den colisiones entre las moléculas, y la rapidez es mayor. A medida que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la probabilidad de colisión y con ella la rapidez de la reacción. La medida de la rapidez de reacción implica la medida de la concentración de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la rapidez de una reacción necesitamos medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo, o bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo.

VELOCIDADES 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 tomar muchos años,[pero la combustión del butano en un fuego es una reacción que sucede en fracciones de segundo.

Se define la velocidad de una reacción química como la cantidad de sustancia formada (si tomamos como referencia un producto) o transformada (si tomamos como referencia un reactivo) por unidad de tiempo.

La velocidad de reacción no es constante. Al principio, cuando la concentración de reactivos es mayor, también es mayor la probabilidad de que se den choques entre las moléculas de reactivo, y la velocidad es mayor. a medida que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la probabilidad de choques y con ella la velocidad de la reacción. La medida de la velocidad de reacción implica la medida de la concentración de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la velocidad de una reacción necesitamos medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo, bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo. La velocidad de reacción se mide en unidades de concentración/tiempo, esto es, en moles/s.

La teoría de colisiones

La teoría de colisiones afirma que para que ocurra un cambio químico es necesario que las moléculas de la sustancia o sustancias iníciales entren en contacto mediante una colisión o choque. El choque que provoca la reacción se denomina choque eficaz y debe cumplir estos dos requisitos:

• Que el choque genere la suficiente energía para romper los enlaces entre los átomos.

• Que el choque se realice con la orientación adecuada para formar la nueva molécula.

Los choques que no cumplen estas condiciones y, por tanto, no dan lugar a la reacción, se denominan choques ineficaces.

A veces, el paso de reactivo a producto se realiza mediante la formación de un compuesto intermedio o complejo activado que se transformará posteriormente en los productos.

La energía de activación ( ) en química 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. Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de energía mínima.

Factores que afectan a la velocidad de una reacción química

¿De qué depende que una reacción sea rápida o lenta? ¿Cómo se puede modificar la velocidad de una reacción? 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. Veamos algunos de estos factores.

MECANISMO DE REACCIÓN

Un mecanismo de reacción es una propuesta de lo que sucede en una reacción (orgánica o inorgánica) que te muestra el movimiento de electrones de un sitio a otro, la formación y el rompimiento de enlaces, muestra también si las reacciones son intermoleculares o intermoleculares, te dice si sufre de arreglos y si los productos que se obtienen son los cinéticos o los termodinámicos, el metodo de realizarlo es relativamente sencillo tienes que ver cual es tu entidad electrofílica E+ y cual es la nucleofílica Nu- siempre el movimiento de electrones se va a dar de una zona rica en electrones (Nu-) hacia una con deficiencia de electrones (E+), siempre de cargas negativas a positivas o de cargas negativas a parciales de carga positiva (delta+) y los rearreglos que se dan por la generación de parciales de carga positiva.

Ejemplo de Mecanismo

Como ejemplo consideramos la reacción global entre el óxido nítrico y el oxígeno:

Se sabe que los productos no se forman directamente como resultado de la colisión de dos moléculas NO con una molécula de O2 porque se ha encontrado la especie N2O2 durante el curso de la reacción. Un mecanismo posible es suponer que la reacción se lleva a cabo en dos etapas o reacciones elementales como las siguientes:

Primera etapa

. Segunda etapa

En la primera etapa dos moléculas de NO chocan para formar una molécula de N2O2; es una reacción bimolecular. Después, sigue una reacción, entre el N2O2 y el O2 para formar dos moléculas de NO2; es una reacción bimolecular. La ecuación química global, que representa el cambio total, se puede interpretar como la suma de estas dos etapas.

Las especies como el N2O2 es el intermediario de la reacción.

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.

Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.

PRINCIPIO DE LE CHATELIER

Si se hace un cambio en un sistema en equilibrio por lo general el equilibrio se desplaza de tal forma que se reduce el efecto del cambio.

Aplicación del principio de Le Châtelier para predecir desplazamientos en los equilibrios químicos

Los efectos de los cambios de concentración en los sistemas en el equilibrio en general pueden predecirse mediante el principio de Le Châtelier.

Cuando se incrementa la concentración de algún componente de una mezcla en equilibrio, este último se desplazara en el sentido de en que se consuma el componente agregado. Si se reduce la concentración de algún componente en una mezcla en equilibrio, éste último se desplazará en el sentido de la formación del componente.

Caso 1: Agrego producto. El equilibrio se desplazará en el sentido de la reacción que forme más reactivo, la reacción va hacia los reactivos, se favorece la reacción inversa.

Caso 2: Quito producto. El equilibrio se desplazará en el sentido de la reacción que forme más producto, la reacción va hacia los productos, se favorece la reacción directa.

Caso 3: Agrego reactivo. El equilibrio se desplazará en el sentido de la reacción que forme más producto, la reacción va hacia los productos, se favorece la reacción directa.

Caso 4: Quito reactivo. El equilibrio se desplazará en el sentido de la reacción que forme más reactivo, la reacción va hacia los reactivos, se favorece la reacción inversa.

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