Reacciones Complejas

Reacciones Complejas

Muchas reacciones no son ni de orden cero, primer, segundo, o tercer orden, ya que se efectúan mediante un mecanismo que incluye más de un paso. Sin embargo, las reacciones, que se efectúan en pasos múltiples pueden comportarse igualmente que las de cero, primer, segundo o tercer orden. Entre las complicaciones importantes que presentan con las reacciones complejas están las de los pasos paralelos, pasos consecutivos y pasos reversibles. Los ejemplos que se dan a continuación se discutirán más detalladamente.

Reacciones paralelas de primer orden:

Reacciones consecutiva de primer orden:

Reacciones reversible de primer orden:

Las reacciones complejas se componen de varias combinaciones de éstos y de otros tipos de pasos. En condiciones particulares, las reacciones complejas aparecen a menudo como si fueran de orden cero, primero, segundo o tercer, y los otros pasos son muy rápidos.

Reacciones Paralelas de Primer Orden.

Las reacciones paralelas de primer orden., las que se encuentran en competencia por el reactivo, se presentan frecuentemente, ya que, de acuerdo con las leyes de la termodinámica, pueden ser posibles muchos productos.

Para las reacciones

(4 – a)

La ecuación de la velocidad de reacción para CA sería

Separando CA

* (4 – b)

Para determinar como varía B y C necesitamos

A B C

t = 0 CAo 0 0

t = t CA = CAo – x y z

donde x = y + z.

x = cantidad que desaparece de A.

y = cantidad que aparece de B.

z = cantidad que aparece de C

x = y + z

si derivamos esta ecuación con respecto al tiempo,

y las separamos igualando a su ecuación de velocidad,

(4 – c)

(4 – d)

dividiendo (4 – c) entre (4 – d)

k2dy = k1dz, integrando nos queda,

k2 y = k1 z

** k1 = k2 (y / z)

Si sustituimos ** en * obtendremos el valor de k2.

Reacciones consecutivas de Primer Orden.

Las reacciones consecutivas ocurren cuando el producto de una reacción sigue reaccionando posteriormente.

Dos reacciones consecutivas de primer orden pueden representarse así:

(4 – e)

Para determinar de qué modo dependen del tiempo las concentraciones de los compuestos en un mecanismo de este tipo, es necesario escribir primeramente las ecuaciones de la velocidad de reacción para cada sustancia. A continuación es necesario obtener la resolución de estas ecuaciones diferenciales simultáneas. Para las reacciones anteriores las ecuaciones de las velocidades de reacción son las siguientes:

Velocidad de desaparición de A (4 – f)

Velocidad de aparición de B (4 –g)

Velocidad de aparición de C (4 – h)

En un tiempo t = CA + CB + CC = CAo

t CA CB CC

0 CAo 0 0 = CAo

t CA CB CC = CAo

0 0 CAo = CAo

(4 – i)

Sustituyendo Ec. (4-i) en (4-g) para obtener el valor de CB,

(4 – j)

La expresión para tiempo máximo, cuando CB sea máxima, quedaría,

(4 – k)

(4 – l)

Para cualquier tiempo

CA + CB + CC = CAo

Por lo tanto,

Cc= CAo - CB - CA (4 – m)

y sustituyendo lo que equivale a CA y CB de ls ecs. (4 – i) y (4 – j) respectivamente, en la ec. (4 – m),

(4 – n)

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