Métodos de Rastreo Cinético para Reacciones Químicas

Cinética química empírica.
Los datos básicos en cinética química son las concentraciones de los reactivos y productos a diferentes tiempos. El método utilizado para controlar las concentraciones depende de las sustancias implicadas y de la rapidez con la que cambian. Muchas reacciones llegan al final (es decir, alcanzan el equilibrio termodinámico) en periodos de minutos u horas, en cuyo caso sepuede utilizar alguna de las siguientes técnicas:
Cambios de presión: una reacción en la que al menos un componente es gaseoso puede ir acompañada de un cambio de presión, por lo que se puede seguir su avance registrando la presión como una función del tiempo. Una desventaja de este método es que no es específico: todas las partículas gaseosas contribuyen a la presión.
Espectroscopia: tieneun ámbito de aplicación muy amplio. Es especialmente útil cuando una sustancia presenta una absorción característica intensa en una región del espectro convenientemente accesible.
Métodos electroquímicos: si la reacción cambia el número o el tipo de iones presentes en una disolución, se puede seguir controlando la conductividad. Se puede controlar también el pH de la disolución. Las reaccionesque tienen lugar en los electrodos son una clase importante.
Otros métodos: otros métodos importantes para determinar la composición incluyen la titulación, espectrometría de masas, cromatografía de gases y la resonancia magnética. La polarimetría, la observación de la actividad óptica de una mezcla de reacción, sólo se puede aplicar ocasionalmente.





















Fig.28.1 Disposición utilizada en la técnica de flujo para el estudio de velocidades de reacción. Los reactivos se bombean hasta la cámara de mezcla a una velocidad estacionaria mediante bombas peristálticas (es decir bombas que comprimen el fluido a través de tubos flexibles). La posición del espectrómetro corresponde a distintos tiempos después de la reacción.

Hay tres modos de utilizar estastécnicas analíticas. Uno es el análisis en tiempo real, en el que se analiza la composición del sistema mientras está transcurriendo la reacción (separando una pequeña muestra o controlando la totalidad). Otro es el método de extinción, en el que se detiene la reacción después de haberla dejado transcurrir durante cierto tiempo y luego se analiza su composición según se desee. La extinción (detoda la mezcla o de una muestra extraída de ella) se puede lograr por enfriamiento rápido o añadiendo a la mezcla una gran cantidad de disolvente. El método es adecuado solamente para reacciones que son lo suficientemente lentas como para que haya poca reacción mientras tiene lugar la extinción de la mezcla. El tercero es el método de flujo, en el que los reactivos se mezclan a medida que fluyenconjuntamente en una cámara. La reacción continúa según van fluyendo las disoluciones completamente mezcladas a través del tubo de salida, de modo que la observación de la composición en diferentes puntos a lo largo del tubo es equivalente a la observación de la mezcla de reacción a tiempos diferentes después de haberse mezclado. De este modo se pueden estudiar reacciones que se completan en unoscuantos milisegundos, pero se necesitan grandes volúmenes de disoluciones.
Dado que las velocidades de las reacciones químicas suelen ser sensibles a la temperatura, la temperatura de la mezcla de reacción se ha de mantener constante durante todo el transcurso de la reacción, pues en caso contrario la velocidad observada sería una mezcla de velocidades a distintas temperaturas sin sentido.
Elresultado de esto es la comprobación de que las velocidades de las reacciones dependen de la composición y temperatura de la mezcla reaccionante.
Métodos experimentales para reacciones rápidas
Muchas reacciones son demasiado rápidas como para que puedan ser medidas mediante los métodos clásicos. Un método para el estudio de reacciones rápidas es el flujo rápido. En la siguiente figura se muestra...