Cinetica

RESUMEN

Por medio de la termodinámica es posible predecir la ocurrencia de reacciones, pero no se habla de un aspecto que es de suma importancia y que tiene relación con el tiempo en el cual se llevan a cabo estos procesos. La cinética química da cuenta de este aspecto y por tanto define la velocidad con que se lleva a cabo una reacción. En este texto se establece un apoyo que muestra aspectosrelevantes de teoría de la cinética química, su nomenclatura y algunos ejemplos y aplicaciones.




I. INTRODUCCION.-

El estudio de una reacción química puede hacerse desde el punto de vista termodinámico o desde el cinético. El estudio termodinámico permite conocer la posición en la cual la reacción alcanzará el equilibrio. Cuantitativamente la posición de equilibrio viene definida porla constante de equilibrio, que representa el cociente de las actividades de productos y reaccionantes:
aC aD
(1) A + B < = > C + D K = ---------
aA aB
El valor de laconstante es una indicación de la extensión en la que se producirá la reacción. Sin embargo, no da ninguna información relacionada con la duración del proceso. Los criterios termodinámicos no incluyen la variable tiempo, puesto que sólo consideran la diferencia de propiedades del sistema entre los estados inicial y final y, por lo tanto, no se ocupan de la velocidad a la que tiene lugar la reacciónni los estados intermedios por los que transcurre. Debido a esto, existen procesos termodinámicamente espontáneos que no se producen a velocidad apreciable o que lo hacen a velocidades muy pequeñas. Un ejemplo es la formación de agua a temperatura ambiente a partir de la combustión de hidrógeno:

H2 + 1/2 O2 < = > H2O /\G = - 198 Kj / mol
A temperatura ambiente, este procesoprácticamente no tiene lugar a pesar de que la variación de energía libre a 25 oC es muy negativa. Para que la reacción se produzca, el proceso debe acelerarse utilizando un catalizador (tal como negro de platino) o bien iniciarse en algún punto con una chispa que produzca un aumento de temperatura suficiente.
Para completar los conocimientos termodinámicos de los procesos químicos, la cinéticaquímica trata dos aspectos básicos: la descripción del mecanismo de reacción o conjunto de pasos y estados intermedios que se producen durante la reacción, y la formulación de una ley de velocidad que describa adecuadamente y en detalle la velocidad de la reacción.
Ecuación de velocidad y orden de reacción
La extensión en la cual ha progresado una reacción se conoce como grado de avance de lareacción, E, para reacciones a volumen constante puede definirse como:
Ci (t) - Cio
(1) E = ---------------
ri
En esta expresión Ci (t) es la concentración del componente i que hay en el tiempo t, Cio la inicial y ri el coeficiente estequiométrico con su signo, positivo paraproductos y negativo para reactivos. El grado de avance es independiente de la especie que se mida, por ello la velocidad de reacción se puede definir como la variación del grado de avance con el tiempo:
d E 1 dCi (t)
(2) ------- = ------ . ---------
dt ri dt
Por ejemplo,en la reacción trimolecular:

A + 2 B --> 3 D
la velocidad se puede expresar convenientemente como:
dCA 1 dCB 1 dCD
(3) v = - ------- = - --- . ------- = --- . -------
dt 2 dt 3 dt
La división por los coeficientes estequiométricos es necesaria para unificar el...