Quimica
Una reacción química o cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual una o más sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación dióxido producida al reaccionar el oxígeno delaire con el hierro.
A la representación simbólica de las reacciones se les llama ecuaciones químicas.
Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecenconstantes en cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total.
2.-Rapidez de una reacción química
La velocidad 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 reacciónlenta que puede tardar muchos años,1 pero la combustión del butano en un fuego es una reacción que sucede en fracciones de segundo.
Considérese una reacción química típica:
aA + bB → pP + qQ
Las letras minúsculas (a, b, p, y q) representan los coeficientes estequiométricos, mientras que las letras mayúsculas representan a los reactivos (A y B) y los productos (P y Q). De acuerdo a ladefinición del Libro Dorado de la IUPAC2 la velocidad de reacción v (también r o R) de una reacción química que se da en un sistema cerrado bajo condiciones de volumen constante, sin que haya acumulación de intermediarios de reacción, está definida por:
(NOTA: La velocidad de reacción es siempre positiva. El signo '-' está presente en los términos que involucran a los reactantes porque la concentraciónde reactante disminuye en el tiempo.) La IUPAC2 recomienda que la unidad de tiempo siempre deba ser el segundo. En tal caso, la velocidad de reacción difiere de la velocidad de aumento de la concentración de un producto P por un factor constante (el recíproco de su número estequiométrico) y por un reactante A por menos el recíproco del número estequiométrico. Generalmente, la velocidad de reaccióntiene las unidades dm−3·s−1.
Es importante tener en cuenta que la definición previa es válida sólo para una sola reacción, en un sistema cerrado de volumen constante. Esta suposición muy frecuentemente implícita debe ser explicitada, de lo contrario la definición es incorrecta: si se agrega agua a un recipiente conteniendo agua salada, la concentración de la sal disminuye, aunque no haya reacciónquímica.
Para cualquier sistema en general, debe tomarse en cuenta el balance de masas completo: ENTRANTE - SALIENTE + GENERACIÓN = ACUMULACIÓN.
Cuando se aplica al caso más simple señalado previamente, esta ecuación se reduce a:
Para una sola reacción en un sistema cerrado de volumen variable, puede usarse la denominada velocidad de conversión, con el fin de evitar la manipulación deconcentraciones. La velocidad de conversión está definida como la extensión de reacción con respecto al tiempo.
es el coeficiente estequiométrico para la sustancia , es el volumen de reacción, y es la concentración de la sustancia . Cuando se forman productos laterales o intermediarios de reacción, la IUPAC2 recomienda el uso de los términos velocidad de aparición y velocidad dedesaparición para los productos y reactantes, respectivamente.
Las velocidades de reacción también pueden ser definidas usando una base diferente al volumen del reactor. Cuando se usa un catalizador, la velocidad de reacción puede ser expresada en base al peso del catalizador (mol g−1 s−1) o área de la superficie del mismo (mol m−2 s−1). Si se toma como base un sitio específico de un catalizador que puede...
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