Es el estudio de las velocidades de reacción, cómo cambian las velocidades de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan durante la reacción general.
Factores que afectan la velocidad de una reacción
Concentración de los reactivos
Aumento en concentración aumenta la velocidad.
Concentración de un catalizador
Especie que acelera la reacción sin consumirse en la reacción general.
Temperatura de reacción
Aumento en temperatura aumenta la velocidad.
Área de superficie de un reactivo sólido o catalizador
Mientras mayor el área de superficie más rápida la reacción.
Velocidad de reacción
Velocidad de formación
Es el aumento en la concentración molar del producto de una reacción por unidad de tiempo.
Velocidad de descomposición
Es la disminución en la concentración molar del reactivo por unidad de tiempo.
Dependencia de la velocidad de reacción con la concentración
Ley de la velocidad
Ecuación que relaciona la velocidad de una reacción y las concentraciones de reactivos y catalizadores elevados a una potencia.
Constante de velocidad
Constante de proporcionalidad en la relación entre la velocidad y las concentraciones.
Orden de reacción
Exponente de la concentración de una especie en la ley de velocidad, determinada experimentalmente.
Efecto sobre la velocidad al duplicar la concentración inicial de un reactivo.
El cambio de la concentración con el tiempo.
Reacción de primer orden - es aquella cuya velocidad depende de la concentración de un solo reactivo elevada a la primera potencia.
Vida media - t
½ , es el tiempo que se requiere para que la concentración de un reactivo descienda a la mitad de su valor inicial.
Reacción de segundo orden - Depende de la concentración del reactivo elevada a la segunda potencia o de la concentración de dos reactivos elevados cada uno a la primera potencia.
Temperatura y velocidad
Teoría de las colisiones
Teoría que considera que para que una reacción tenga lugar, las moléculas de reactivos deben chocar con una energía mayor al valor mínimo, con la orientación adecuada.
Energía de activación (Ea)
Energía mínima de colisión requerida para que dos moléculas reaccionen.
Teoría de colisiones
La constante de velocidad para una reacción está dada como un producto de tres factores:
k = Zfp
Z = la frecuencia de colisiones
f = la fracción de colisiones que tienen energía mayor a la energía de activación.
p = fracción de las colisiones que ocurren con las moléculas de reactivos orientadas apropiadamente.
Teoría del estado de transición
Teoría del estado de transición
Teoría que explica la reacción resultante de la colisión de dos moléculas en términos de un complejo activado.
Complejo activado (estado de transición)
Agrupamiento inestable de átomos que se pueden romper para formar los productos.
Ecuación de Arrhenius
Ecuación matemática que expresa la dependencia de la constante de velocidad de la temperatura.
k = Ae-E
a/RT
A = factor de frecuencia, constante.
Ea es inversamente proporcional a k.
Mecanismo de reacción
Mecanismo de reacción
Conjunto de reacciones elementales cuyo efecto general está dado en la ecuación química neta.
Reacción (Paso) elemental
Evento molecular sencillo, por ejemplo, colisión de moléculas en las que resulta una reacción.
Intermediario de reacción
Especie producida durante una reacción que no aparece en la ecuación neta porque reacciona en una etapa posterior del mecanismo.
Molecularidad = define el número de moléculas que participan en un paso elemental.
unimolecular: reacción elemental en la que participa una molécula de reactivo.
bimolecular: Participan dos moléculas de reactivos.
termolecular: Participan tres moléculas de reactivos.
La ley de velocidad y el mecanismo
Etapa determinante de la velocidad
El paso elemental más lento del mecanismo limita la velocidad general de la reacción.
El paso (lento) determinante de la velocidad gobierna la ecuación de velocidad para la reacción global.
Catálisis
Catalizador
Sustancia que modifica la velocidad de una reacción química sin consumirse en ella.
Catálisis homogénea
El catalizador se encuentra presente en la misma fase de las moléculas que reaccionan.
Catálisis heterogénea
El catalizador se encuentra en fase diferente a la de las moléculas que reaccionan.
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