Fundamentos de la Cinética Química

Cinética Química

La cinética química, un área de la dinámica química, se encarga de estudiar la velocidad de las reacciones químicas y busca establecer ecuaciones que relacionen dicha velocidad con diferentes factores.

Clasificación de las Reacciones Químicas

Las reacciones químicas se pueden clasificar según el número de pasos o estados de transición necesarios para su descripción:

• Reacciones simples: Ocurren en un solo paso (un estado de transición) y el orden de la reacción se corresponde con la suma de los coeficientes estequiométricos de la ecuación.
• Reacciones complejas: Requieren una serie de pasos (cada uno con un estado de transición) que conforman el mecanismo de la reacción, el cual debe concordar con la velocidad de reacción observada.

También se clasifican en homogéneas y heterogéneas. Las reacciones homogéneas se llevan a cabo en una sola fase, mientras que las heterogéneas ocurren en más de una fase. Las reacciones heterogéneas dependen del área de una superficie, ya sea la de las paredes del recipiente o la de un catalizador sólido. En este capítulo, nos centraremos en las reacciones homogéneas.

Velocidad de Reacción

La velocidad de reacción se define como la rapidez con la que cambia la concentración de un producto o un reactivo a lo largo del tiempo.

Ejemplo:

Br₂ (ac) + HCOOH (ac) → 2 HBr (ac) + CO₂ (g)

La velocidad de una reacción se describe en función de:

• La(s) concentración(es).
• Las especies involucradas en la reacción.
• Una constante.

Sin embargo, la velocidad puede verse afectada por diversos factores (el solvente utilizado, el uso de catalizadores, fenómenos de transporte, material del reactor, etc.), lo que complica el proceso de determinación de la velocidad de reacción.

La velocidad de reacción está compuesta por la velocidad de formación y la velocidad de descomposición. No es constante y depende de varios factores, como la concentración de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reacción y el estado físico de los reactivos.

Simplificaciones del Modelo

Este modelo requiere simplificaciones con respecto a:

• [Se omite información en el documento original]
• La cantidad de los reactivos en proporción a la cantidad de los productos y del disolvente.
• La temperatura.
• La energía de colisión.
• Presencia de catalizadores.
• [Se omite información en el documento original]

Orden de Reacción

El orden de reacción es la suma de los exponentes de las concentraciones en la ley de velocidad de la reacción.

En el caso de una reacción simple molecular, como la del ejemplo anterior, la velocidad de reacción se define como:

[Se omite información en el documento original]