Conceptos Clave en Cinética Química: Velocidad, Mecanismos y Teorías

Velocidad de Reacción Química

Es la rapidez con la que los reactivos se transforman en productos. Se mide a partir de la disminución de la concentración de los reactivos o el aumento de la concentración de los productos en un intervalo de tiempo.

Ecuación de Velocidad

Una ecuación matemática que relaciona la velocidad (v) de la reacción con las concentraciones de los reactivos.

v = k[A]^α[B]^β

Donde:

• v es la velocidad de reacción.
• k es la constante de velocidad.
• [A] y [B] son las concentraciones molares de los reactivos A y B.
• α y β son los órdenes parciales de reacción respecto a A y B, determinados experimentalmente.
• El orden total de reacción es la suma de los órdenes parciales (α + β).

Mecanismos de Reacción

Proceso a través del cual transcurre una reacción.

• Una reacción es SIMPLE cuando el transcurso de la misma puede representarse mediante una sola ecuación, es decir, hay una sola etapa.
• Una reacción es COMPLEJA cuando el transcurso de la misma se representa por varias ecuaciones (varias etapas).

Molecularidad

Número de moléculas que intervienen en una etapa elemental de la reacción.

• En una reacción simple: El orden de reacción coincide con la molecularidad, y los órdenes parciales coinciden con los coeficientes estequiométricos de la única etapa.
• En una reacción compleja: Cada etapa tiene una velocidad de reacción. Los órdenes de reacción no coinciden, en general, con los coeficientes estequiométricos de la reacción global. La velocidad de la reacción compleja va a depender de la etapa más lenta (etapa determinante de la velocidad).

Teoría de Colisiones

Para que se produzca una reacción química, debe cumplirse una condición: los reactivos deben chocar o colisionar. El choque debe cumplir dos condiciones:

1. Los reactivos deben tener energía cinética suficiente para que se produzca la ruptura de los enlaces entre los átomos que forman las moléculas, permitiendo la formación de átomos libres o grupos de átomos que después se reorganicen para formar nuevos enlaces y obtener los productos de la reacción.
2. Los choques deben producirse con una orientación adecuada.

Si se cumplen las dos condiciones, se considera que el choque es eficaz y la reacción tiene lugar. (dibujo atrás)

Posteriormente, la teoría fue modificada. Una vez que se rompen los enlaces en las moléculas de los reactivos, antes de formarse los productos, se origina una sustancia intermedia (complejo activado), que es muy inestable por tener mucha energía y se descompone rápidamente en productos de reacción. ---

Complejo Activado

Es una combinación transitoria de las moléculas de los reactivos donde se están rompiendo unos enlaces y formando otros nuevos. Para que se forme, es necesario que los reactivos tengan una energía igual o superior a la denominada energía de activación (Ea).

Cuanto mayor sea la Ea, menor es la velocidad (v), debido a que pocas moléculas podrán alcanzar esa energía tan elevada y, en consecuencia, pocos choques serán eficaces.

Relación entre Energía de Activación (Ea) y Entalpía (ΔH)

(DIBUJO )