Practica 9 Relojes Quimicos



1.- Objetivos.
Definir cinética química.
Conocer las reacciones reloj.
Evaluar la influencia de la concentración de un reactivo y la temperatura en la velocidad de una reacción química, mediante la determinación del orden de reacción respecto al reactivo limitante.
2.- Introducción.
2.1.- Definición de reacciones reloj.
Algunas reacciones químicas muestran un cambio repentino en una propiedadde la mezcla de reacción como el pH o el potencial de electrodo debido al aumento en la concentración de uno de los productos; bajo ciertas condiciones de concentración inicial y temperatura, el cambio de esta propiedad se da siempre en un mismo tiempo. Este tipo de reacciones puede compararse a un reloj despertador sin manecillas y con alarma visual: el observador no aprecia ningún cambio en elreloj hasta que la alarma se activa. Es por esto que se les llama REACCIONES RELOJ.
El que una reacción química funcione o no como un reloj químico depende de la velocidad con la que los reactivos son consumidos en cada una de las etapas de la reacción (mecanismo de reacción) y que alguna de estas etapas provoque el cambio dela propiedad en el medio.
Al hablar de mecanismo de reacción,ingresamos naturalmente al campo de la cinética química, que estudia la variación de las concentraciones de productos o de reactivos con respecto al tiempo en las reacciones químicas. La velocidad de una reacción se define en términos del número de moles de un producto formado o de un reactivo consumido por unidad de tiempo.
Conociendo la velocidad se puede predecir la rapidez con la que la reacción sedesplazará a su estado de equilibrio, En ingeniería química se utilizan las velocidades de reacción, junto con las operaciones físicas del proceso, para el diseño de reactores de los que saldrán productos que utilizamos en la vida diaria como plásticos, telas, medicinas, etcétera. En un proceso bioquímico, las velocidades de las reacciones enzimáticas se ajustan con precisión para satisfacer lasnecesidades energéticas de las células o de un sustrato.
La posibilidad de controlar el tiempo de las reacciones está abierta, ya que sabemos que éste depende, por un lado, de la concentración de los reactivos, la temperatura y la presión y, por otro, de la presencia o no de un catalizador. Todos estos factores se encuentran bajo nuestro control de tal forma que podemos decidir en qué momento ycon qué rápida deseamos que se desencadenen los procesos de nuestro interés.
La velocidad de una reacción a menudo es proporcional a las concentraciones de los reactivos elevados a cierta potencia.

Cada reacción reloj tiene un orden, una constante y un mecanismo de reacción diferentes que le confieren a cada una sus características. Pero todas son similares en presentar una primera fase en laque cierta propiedad permanece constante, lo que se denomina periodo del reloj, y una segunda en la que la propiedad cambia repentinamente; en este momento, la alarma del reloj es activada, por lo que un reloj químico puede compararse también con una titulación ácido-base o redox. Estas variaciones se pueden detectar por medio de indicadores o a través de un potenciómetro.

Figura 1.- Propiedadmedible de una reacción reloj contra el tiempo.
A pesar de que la propiedad cambiante permanece constante durante el periodo del reloj, el producto de la reacción se forma desde el mezclado inicial hasta alcanzar una concentración tal que provoca un cambio notorio en el medio
Hay varios ejemplos de estas reacciones: la clásica reacción de yodo con todas sus variantes, la hidrólisis del2-cloro-2-metilpropano, la condensación aldehído-cetona, la reacción de formaldehído con bisulfito (Shakhashiri, 1992), la oxidación del verde de bromocresol (Pickering, 1987) y las impresionantes reacciones quimiluminiscentes (White, 1957).
2.2.- Métodos para determinar el orden de una reacción química.
Generalmente para determinar una ecuación cinética de una reacción primeramente se determina el orden...