Las características del orden de reacción

1. Haga una lista y explique las características del orden de reacción. Incluya conceptos como seudo orden, orden aparente (nt) y verdadero (nc)

Es el exponente al cual se encuentra elevada la concentración de un reactivo en la ecuación experimental de rapidez.

Sea la reacción X + Y  P

En general la rapidez:

Donde α, y β son los órdenes respecto a X e Y respectivamente y se conocen como órdenes parciales; a la suma (α + β) = n total se le conoce como orden total o global de la reacción.

α y β NO son los coeficientes estequiométricos, se obtienen experimentalmente.

Existen órdenes enteros (0,1, 2, 3,..., n) y órdenes fraccionarios

ntotal no tiene sentido en reacciones complejas.

Cuando hablamos de orden de reacción nos referimos aun tema en especial dentro de la química que es la cinética química. Hay distintos orden de reacción que se refieren al exponente al cual se encuentra elevada la concentración de los reactivos o productos en la ecuación de velocidad. Cuando se habla de seudo orden se refiere a que experimentalmente se han dado las condiciones para que la velocidad dependa de una sola concentración, en ese caso se habla de una reacción de seudo primer orden (se obtiene poniendo en exceso los reactivos restantes).

2. Defina molecularidad y diga en qué circunstancias es igual al orden de reacción.

Al número total de especies (moléculas, átomos, iones) que intervienen como reactivos en cada una de las etapas elementales chocando entre sí o con las paredes del recipiente, se le llama molecularidad.

En reacciones elementales la molecularidad, el orden de reacción y los coeficientes estequiométricos son iguales, más allá que solo numéricamente.

3. Haga una lista y explique las características de la constante de rapidez. Explique en que se diferencia la constante de rapidez de reacción de una constante de rapidez de seudo orden.

Constante de rapidez.

Representa la proporcionalidad entre la rapidez y las variables que la afectan, fundamentalmente la concentración.

La rapidez sólo tiene sentido instantáneamente, pues cambia con concentración y tiempo, en cambio k es independiente de concentración y tiempo.

Característica de cada sistema en condiciones dadas: k = f (T,pH,I,cat, inhi)

Para reacciones reversibles k1≠k-1, en reacciones complejas la k experimental suele ser una mezcla de las k de cada etapa. La k se determina experimentalmente, sus unidades dependen del orden.

Seudo-orden

Cuando el mecanismo de la reacción parece ser de un cierto orden en unas condiciones de trabajo, y de otro orden en condiciones diferentes; como por ejemplo en los siguientes casos:

Reacciones donde el disolvente (X) es a la vez reactivo y por tanto sucede que: CX >> CY CX ≈ cte.

Reacciones donde se presenta una catálisis o una inhibición

4. Explique en qué consiste el método del aislamiento (desbordamiento) de Ostwald y diga cuál es su utilidad.

Dado que en un gran número de reacciones y sobre todo en el caso del deterioro de alimentos, están involucrados dos o más reactivos cuyos órdenes se desean determinar, el diseño del experimento suele basarse en el Método de aislamiento (desbordamiento) de Ostwald que se basa en el principio del seudo orden.

A + 2B  3C + D

>>

Desbordado Aislado (Reactivo limitante

(CA)o ≈ constante ∴ CA α ≈ constante y dado que k = constante entonces:

Se puede diseñar un experimento de varias mezclas de reacción con valores de a y b diferentes pero siempre cuidando que b<<a, primero se determina el orden con alguno de los modelos de análisis matemáticos mencionados, y luego modificando la ecuación podemos determinar y k como sigue:

log kps = log k + log CA

5. Diga qué tipo de orden (nc o nt) se obtiene con el método integral explique su respuesta.

Se obtiene nt, posible influencia de productos. Puede suceder que no cumpla ningún orden o que aparentemente cambie de orden con el tiempo.

Si la reacción obedece una ley de rapidez del tipo r = k Cn y un valor determinado de "n", entonces los datos cinéticos satisfarán la ecuación integrada para tal orden.

A  X

Se suponen valores para α y se integra la ecuación diferencial.

Formas analítica y gráfica del método integral. Usan los mismos datos experimentales, son formas complementarias de manejo de datos, conviene usarlas ambas como medio de confirmación de resultados. Se obtiene un orden aparente o respecto al tiempo, con cualquiera de las formas de aplicación del método.

6. ¿Cuáles son las limitaciones del método integral?

• 1.8 ≈ 2.0, es decir, es un orden fraccionario y sin embargo se obtiene a veces una buena recta para el orden entero más cercano o a veces para los dos más cercanos. Aparentemente más de un orden se cumple

• Se obtiene nt, posible influencia de productos. Puede suceder que no cumpla ningún orden o que aparentemente cambie de orden con el tiempo

• Puede no cumplir ningún orden probado o bien no ser determinante la certeza de ninguno. Puede ser una reacción que no pertenezca a ningún orden, es decir, reacción compleja.

7. Diga qué tipo de orden (nc o nt) se obtiene con el método diferencial explique su respuesta.

El método diferencial puede aplicarse para obtener el orden aparente o respecto al tiempo (nt) y también para obtener el orden verdadero o respecto a la concentración (nc).

Método diferencial para determinar el orden aparente (nt).

• Usa los mismos datos del método integral.

• De la gráfica de C vs t se obtienen las rapideces a diferentes concentraciones sacando la primera derivada (d[A]/dt) (paquetería: Kaleida, Excell, Origin, etc)

• Usar la ecuación (1.2.3) para determinar nt (αt) a partir de la pendiente y k a partir de la ordenada.

Método diferencial para determinar el orden verdadero (nc).

• Se deben determinar

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