Para Todo Tipo De Cosas

A los químicos les interesa conocer qué nuevas sustancias se forman a partir de un determinado conjunto de reactivos iniciales. No obstante, es igualmente importante conocer la rapidez con que se realizan estos cambios y comprender los factores que regulan sus velocidades. Hay muchas razones para estudiar la velocidad de las reacciones químicas. Para comenzar, existe una curiosidad natural porsaber por qué algunas reacciones ocurren a velocidades tan diferentes. Algunos procesos, tales como las etapas iniciales de las reacciones nucleares en cadena ocurren en un rango de tiempo que va desde 10-12 s a 10-6 s. Otras reacciones, como la conversión de grafito en diamante toman años o millones de años en ocurrir. En un nivel práctico, el conocimiento de las velocidades de reacción es útil enáreas tan diversas como el diseño de drogas, control de polución y procesamiento de alimentos. En general, los químicos industriales a menudo ponen más énfasis en acelerar las reacciones que en aumentar el rendimiento de un proceso químico. La cinética química es el área de la química que estudia las velocidades de las reacciones químicas y los posibles mecanismos que expliquen en forma detalladacomo ocurren las reacciones 1.1. VELOCIDAD DE REACCIÓN La velocidad de reacción puede definirse como la velocidad con que aparece uno de los productos o bien, como la velocidad con que desaparece uno de los reactantes, pero como veremos más adelante, estas dos velocidades no son necesariamente iguales en todos los casos. Para una reacción general: A → B, las moléculas de A desaparecen dando lugar ala formación de moléculas de B. Si se ha de definir la velocidad de reacción como la velocidad con que va apareciendo el producto, entonces para poderla determinar se tiene que establecer la concentración del producto a intervalos definidos. Tendremos entonces que la concentración de producto es [B]1 a un tiempo t1 y será [B]2 a un tiempo t2. La velocidad de reacción será entonces: velocidad =[ B ] 2 - [ B ]1
t 2 - t1

=

∆[ B ] ∆t

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Capítulo 1

Si, en cambio, la velocidad de reacción se expresa en términos de la desaparición de A, entonces: velocidad =

[ A ] 2 - [ A ]1
t 2 - t1

=-

∆[ A ] ∆t

El signo negativo se incluye para que la velocidad resulte una cantidad positiva ya que la concentración de A disminuye con el tiempo y por lo tanto, [A]2 es menor que[A]1. Es importante tener presente que la velocidad de una reacción sólo puede determinarse experimentalmente. Para la reacción C4H9Cl(l) + H2O(l) → C4H9OH(ac) + HCl(ac) La velocidad de reacción se puede expresar en términos de la desaparición de C4H9Cl: velocidad promedio = ∆[C4H9Cl] ∆t

que se consume durante la reacción con agua, como muestra la Tabla 1.1: Tabla 1.1: Datos experimentales dela velocidad de reacción del C4H9Cl con agua. Tiempo (s) 0 50 100 150 200 300 400 500 800 [C4H9Cl] 0,1000 0,0905 0,0820 0,0741 0,0671 0,0549 0,0448 0,0368 0,0200 Veloc.Promedio -∆[C4H9Cl]/∆t ∆ ∆ 1,90 × 10-4 1,70 × 10-4 1,58 × 10-4 1,40 × 10-4 1,22 × 10-4 1,01 × 10-4 0,80 × 10-4 0,56 × 10-4

Cinética Química

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La velocidad de reacción en los diferentes intervalos de una reacción química sedenomina velocidad promedio, y va disminuyendo a medida que transcurre la reacción. Esta disminución de la velocidad también se puede observar a partir de un gráfico concentración de reactante versus tiempo. A partir de esta curva se puede determinar la velocidad instantánea, que corresponde a la velocidad de la reacción en un instante (t2 - t1 es infinitamente pequeño) y se determina calculandola pendiente de la línea tangente a la curva en el punto de interés. Usualmente se denomina velocidad a la velocidad instantánea. Siempre se puede expresar la velocidad de reacción en términos de la desaparición de reactivos o de la aparición de productos. La estequiometría de la reacción nos indica la relación entre éstas. Por ejemplo, en la reacción: 2 HI(g) → H2(g) + I2(g)

la velocidad de...