Los objetivos de estudios de la cinética química son la determinación de la rapidez de las reacciones y su dependencia con algunos parámetros tales como concentración, temperatura y catalizadores, así la compresión del mecanismo de reacciones, es decir el número de etapas involucradas y la naturaleza de los intermediarios que se forman.
El tema de la cinética química es, conceptualmente, más sencillo de entender que algunos otros temas de la físico química, como la termodinámica y la mecánica cuántica, a pesar de que el tratamiento teórico riguroso de la energética involucrada solo es posible en el caso de sistemas muy sensibles en fase gaseosa. No obstante, el enfoque microscópico empírico puede proporcionar mucha información útil
Usos de la cinética química:
La cinética se puede aplicar a la optimización de las condiciones de un proceso, por ejemplo
En la síntesis en química orgánica, en reacciones analíticas y en la manufactura química. Adicionalmente, otro uso práctico de la cinética es la determinación y control de la estabilidad de los productos comerciales, farmacéuticos, pinturas
El estudio de los mecanismos de reacción:
Definición de mecanismo de reacción. La siguiente reacción hipotética en un paso a paso:
AB + C ———- A + BC
Los componentes del lado izquierdo son los reactivos, no se transforman inmediatamente en productos; los productos presentan cierta estabilidad. Esta resistente a que sucedan las reacciones químicas se debe a la energía necesaria para pasar de reactivos a productos. Podemos imaginar que el sistema reacciona o sigue una trayectoria y que pasa a través de un máximo que se encuentra en algún lado entre los estados inicial o final.
Un mecanismo de reacción postulado es una descripción de todas las reacciones elementales que contribuyen (a esto lo llamamos esquema cinético), así como de una descripción de las estructuras (electrónicas y químicas) y la estereoquímica del estado de transición para cada reacción elemental.
Ejemplo, hidrólisis alcalina de un éster:
RCOOR"+ OH-?RCOO-+ R"OH
Muchos estudios experimentales sugieren que se trata de una reacción compleja. Los pasos esenciales se muestran en el siguiente esquema cinético:
RCOOR"+ OH-?I 1)
I ?RCOOH + R"O-2)
Una tercera reacción rápida, transferencia de protones genera concentraciones de equilibrio entre RCOO-+ R"OH.I representa un intermediario cuya estructurase muestra a continuación: Esta descripción nos proporciona información, mediante estructuras convencionales, acerca de la constitución de los reactivos, productos e intermediario.
Es posible intentar mostrar una distribución y flujo de electrones del estado de transición. Sin embargo, debe tomarse en cuenta que se puede tener una idea burda de la distribución electrónica en esta especie siempre que se cumpla con los requisitos de que las cargas parciales deben igualar la suma de carga correctamente, lo mismo que los enlaces parciales
En un nivel más profundo, el mecanismo de reacción requiere de un tratamiento cuantitativo de los cambios energéticos en la trayectoria de la reacción y una descripción mecánica cuántica de la estructura del estado de transición.
Coordenada de reacción
En el proceso de establecer el esquema cinético, los estudios de velocidad determinan los efectos de las diversas variables posibles: temperatura, presión, concentraciones de los reactivos, fuerza iónica, disolvente y efectos de las superficies
CINÉTICA QUÍMICA EXPERIMENTAL
Las velocidades de reacción
Nos referiremos básicamente a sistemas cerrados, es decir, aquellos en los que ni se gana ni se pierde materia durante el periodo de observación.
La ecuación (1) representa cualquier reacción química balanceada, Ai representa reactivos y productos, Vi es negativo para reactivos y positivo para productos.
(1)
Gráficas de concentración en función del tiempo para reacciones de
a)Orden cero
b)Orden uno
c)Orden dos
Gráfico de orden cero: la rapidez es independiente de la concentración:
Una gráfica de [A] contra tiempo da una línea recta cuya pendiente es k y el valor de la ordena da al origen es [A]0.
Reacciones de primer orden.
Una reacción de primer orden es aquélla en la que la velocidad de reacción depende únicamente de un reactivo. Por ejemplo, la isomerización de isocianuro de metilo, CH3NC:
CH3NC ?CH3CN
Una reacción de primer orden es aquella en la que la rapidez de la raccion depende solo de la concentración de reactivo, elevada a la primera potencia
Rapidez = –d[A] / dt =k[A]
Reacción de segundo orden:
Hay dos casos de cinéticas de segundo orden. El primer caso es una reacción entre dos especies idénticas:
A + A ?productos
la expresión de velocidad para este caso es:(22)
El segundo caso es una reacción global de segundo orden entre dos especies diferentes
:[]2][21AkdtAdv=-
Autor:
Quispe Pacori, Esthefany Victoria
Mamani Prado; Edith Katherine
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ
CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL
FARMACIA Y BIOQUIMICA