Introducción
La relevancia que tiene la cinética química, es porque da a conocer la rapidez con la que sucede una reacción química, que se refiere al cambio en la concentración de un reactivo o de un producto en función al tiempo.
Por lo que es imprescindible saber sobre los parámetros y propiedades que rigen la velocidad de la reacción y como estos son afectados por factores como la temperatura, presión, la concentración de las especies inertes así como también de los catalizadores.
Y es preciso el estudio de esta área para el diseño de equipos, el control y el procesamiento de productos, por ejemplo en las industrias farmacéuticas y alimentarias, ya que estas buscan más acelerar la velocidad de una reacción que mejorar el rendimiento de esta.
I. OBJETIVOS
Se estudiara la velocidad con la que ocurre una reacción en función de las concentraciones de los reactivos y los productos respecto al tiempo.
Se definirá la ley de rapidez o velocidad de una reacción en relación con la constante de rapidez y el orden de reacción.
Hallar la velocidad de una reacción de manera teórica mediante la ley de velocidad, para ser usado con fines industriales en la creación de fármacos.
Desarrollo del tema
CINÉTICA: Estudia el movimiento de los cuerpos sin tomar en cuenta las causas que lo originan.
CINÉTICA QUIMICA: Es un área de la fisicoquímica que se encarga de explicar la velocidad de una reacción que se manifiesta en la variación de concentraciones de los reactivos o productos referente al tiempo.
La velocidad no es constante por lo que cambia frecuentemente a medida que varía la concentración.
Habiendo así cierta curiosidad del por qué ocurren las reacciones a distintas velocidades Por ejemplo: A una velocidad alta que se produce en un tiempo corto, como la fotosíntesis y la digestión; y a una velocidad baja que se produce en un tiempo prolongado, como la conversión del grafito en diamante.
Una reacción se representa:
LEYES DE LA VELOCIDAD:
¿QUÉ ES UNA LEY DE VELOCIDAD?
Es la dependencia de una velocidad de reacción de las concentraciones de las especies reactivas, o los productos y de la constante de rapidez elevados a una potencia.
ORDEN DE UNA REACCIÓN: Es la suma de las potencias a las que están elevadas las concentraciones de dichos reactivos en la ley de rapidez. Se determina experimentalmente.
REACCIONES DE ORDEN CERO: La rapidez de una reacción de orden cero es una constante, que no depende de la concentración de los reactivos.
REACCIONES DE PRIMER ORDEN: Es una reacción donde la rapidez depende de la concentración de un reactivo elevado a la primera potencia.
Donde A es el producto:
Sabemos que la ley de velocidad es la igualdad de dos fórmulas de velocidad de una reacción:
VIDA MEDIA DE UNA REACCIÓN: Es otra forma de determinar la rapidez de una reacción de primer orden, en la que se toma en cuenta el tiempo que se requiere para el reactivo disminuya a la mitad del valor que tenía al principio de la reacción. Esta forma de determinar la velocidad de reacción no depende de la concentración.
Siendo la ecuación de la siguiente manera:
REACCIONES DE SEGUNDO ORDEN: La rapidez con que ocurra una reacción depende que la concentración del reactivo elevado al cuadrado o de dos reactivos cada uno elevado a la uno.
Con una sola molécula como reactivo:
Donde A es el producto:
FACTORES QUE ALTERAN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN:
TEMPERATURA: Al incrementar la temperatura se aumenta la velocidad con la que ocurre una determinada reacción. Pero a mayor temperatura, se disminuye el rendimiento y los productos que se formaron pueden percibir otras reacciones.
CONCENTRACIÓN: La velocidad de reacción se incrementa al aumentar la concentración de reactivos, ya que aumenta el número de choques entre las partículas de los reactivos.
MAMIFESTACIÓN DE UN ACTALIZADOR: Catalizador es el disminuye la energía de activación, acelerando la velocidad de una reacción ya que forma un intermediario con el reactivo, pero que no se consume sino que se recupera al final de la reacción.
En una reacción:
En presencia de un catalizador:
La constante de velocidad que era K se denominar velocidad catalítica Kc, el catalizador aumenta la frecuencia de los choques de A y disminuye la energía de activación.
CATÁLISIS HOMOGÉNEA: El catalizador y los reactivos se encuentran en la misma fase o estado, puede llevarse a condiciones atmosféricas, disminuyendo costos en producción y evitando la pérdida de producto por la acción del calor.
CATÁLISIS HETEROGÉNEA: El reactivo y el catalizador se encuentra en distintas fases así como el catalizador (sólido) y los reactivos (líquido o gas), que es de gran importancia en la industria química.
CATÁLISIS ENZIMÁTICA: Realizados por enzimas que son catalizadores biológicos, que solo actúa sobre moléculas específicas (sustrato) sin alterar el resto del sistema, esta catálisis es homogénea por que se producen en una disolución acuosa.
Estas se encuentran en cantidades de 3000 enzimas diversas en una célula viva.
TEORIA DE COLISIONES: El resultado del choque de moléculas de los reactivos es una reacción química. Y la velocidad de una reacción es directamente proporcional al número de colisiones o choques por segundo.
Existe cierta dependencia entre las concentraciones y el número de colisiones, ya que al aumentar la concentración el número de colisiones también lo haría y así la rapidez también aumentaría de manera que se expresa de la siguiente manera:
Velocidad = K [A] [B]
Siempre ocurre una reacción cuando hay el choque de un molécula de A con otra de B.
Para llevarse a cabo una reacción necesita una energía cinética mínima (Energía de activación Ea) para que sus enlaces se puedan romper, y así puedan iniciar una reacción.
Una reacción pasa por un estado de transición formando un complejo activado, que si es más estable que los reactivos, libera calor durante la reacción (exotérmica).
Y si es menos estable que los reactivos, absorberá calor durante la reacción (endotérmica).
LA ECUACIÓN DE ARRHENIUS: Relación de la constante de rapidez con la temperatura.
APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA:
CINETICA DE MEDICAMENTOS:
La administración de medicamentos es el objetivo de una materia llamada Farmacocinética. Las dos vías más habituales son la intravenosa y la oral
(Inyecciones y pastillas). Las inyecciones se utilizan cuando es necesario que el medicamento este en sangre de forma inmediata, para que se absorba a las células y tenga actividad. Sin embargo, las pastillas se utilizan en tratamientos prolongados.
Tanto la absorción de medicamentos hasta la sangre como su eliminación, sobre todo en los riñones, siguen cinéticas de orden uno. No son procesos químicos, sino físicos, pero el tratamiento matemático es similar. Fíjate en las imágenes, en las que se marca en verde el nivel eficaz, concentración mínima en sangre para que el medicamento sea eficaz, y en rojo el nivel toxico, que no se debe sobrepasar. En la dosificación intravenosa se alcanza un nivel de medicamento en sangre más alto, pero se baja antes del nivel eficaz. Sin embargo, en la dosificación oral las dosis deben ser más altas.
Conclusiones
La cinética química es de gran importancia en la rama de la farmacología, ya que mediante su conocimiento podemos dar a conocer las reacciones que ocurren con los medicamentos y ver en qué fase hay un mejor rendimiento y una respuesta adecuada.
Para esto es necesario el conocimiento de la ley de reacción, factores que influyen en la velocidad de reacción y conceptos básicos de química cinética.
Cualquier fármaco requiere una concentración adecuada, para que actúe sobre malestar, obteniendo el efecto deseado mediante la disminución de concentración del fármaco a medida que avanza el tiempo.
Bibliografía
RAYMOND CHANG (2010) "Química", Editorial Mc Graw Hill
México, Décima edición.
KUHN, FÓRSTERLING, WALDECK (2012) "Principios de Fisicoquímica", Editorial CENGAGE Learning Segunda edición.
II. WEB GRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/sin%c3%A9tica
http://iesdmjac.educa.aragon.es/departamentos/fq/asignaturas/quimica2bac/materialdeaula/QUI2BAC%20Tema%202%20Cinetica%20quimica/QUI2BAC_Tema_2_Cinetica_quimica_Resumen.pdf
Autor:
Ccaso Chua, Yosselin Yaneth
Mamani Yuca, Edith
Quispe Cano, Liz Thalia
Ramos Quispe, Aracely Rusmery
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ
FACULTAD: Ciencias de la Salud
C.A.P.: Farmacia y Bioquímica
DOCENTE: Ing. Qco. VALDEIGLESIAS JARA,
Jorge Raúl