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Determinación Experimental del Orden de Reacción

Los mecanismos de las reacciones químicas y su molecularidad son cruciales para comprender cómo los reactivos se transforman en productos. La velocidad de estas reacciones se ve afectada por la concentración de los reactivos, y su estudio es vital para aplicaciones como la farmacología. Las técnicas experimentales como el método de las velocidades iniciales permiten determinar los órdenes de reacción y predecir el comportamiento de las reacciones bajo diversas condiciones.

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1

En el campo de la ______, es crucial comprender la estequiometría de una reacción, que muestra las ______ precisas entre reactivos y productos.

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química proporciones

2

Algunas reacciones químicas, como la que ocurre entre ______ y ______, suceden en un único paso y se denominan reacciones elementales.

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óxido nitroso (NO) ozono (O3)

3

Otras reacciones, como la que se da entre ______ y ______, son más complejas y ocurren a través de varios pasos.

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dióxido de nitrógeno (NO2) monóxido de carbono (CO)

4

Reacción unimolecular - Ejemplo

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Descomposición del ciclopropano a propeno; involucra una sola molécula que se transforma.

5

Reacción bimolecular - Característica común

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Involucra la colisión de dos moléculas; frecuentemente incluye óxidos de nitrógeno.

6

Reacción trimolecular - Frecuencia y motivo

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Son raras; la probabilidad de colisión y reacción simultánea de tres moléculas es baja.

7

La ______ de una reacción química puede ser afectada por la ______ de los reactivos.

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velocidad concentración

8

Los órdenes parciales de reacción se determinan de manera ______ y pueden no coincidir con los coeficientes ______.

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empírica estequiométricos

9

El orden ______ de una reacción es la suma de los órdenes parciales y ayuda a entender cómo cambia la ______ de reacción con las concentraciones de los reactivos.

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total velocidad

10

Método de las velocidades iniciales

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Técnica para medir la velocidad de reacción variando concentraciones iniciales de reactivos y determinar órdenes parciales.

11

Relación velocidad-concentraciones

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Establece cómo las concentraciones de reactivos afectan la velocidad de reacción y permite predecir cambios bajo distintas condiciones.

12

Cálculo de la constante de velocidad

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A partir de los órdenes parciales y la velocidad de reacción, se calcula la constante que es clave para entender la cinética química.

13

Según el ______ de la reacción, se utilizan diferentes ______ matemáticas para determinar las ______ de los reactivos o productos con el tiempo.

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orden ecuaciones concentraciones

14

Unidades de la constante de velocidad en reacciones de orden cero

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Concentración por tiempo, ej. mol/L·s.

15

Comportamiento de la concentración en reacciones de primer orden

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Disminuye exponencialmente con el tiempo.

16

Unidades de la constante de velocidad en reacciones de primer orden

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Tiempo inverso, ej. s^-1.

Preguntas y respuestas

Aquí tienes una lista de las preguntas más frecuentes sobre este tema

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Comprendiendo los Mecanismos de las Reacciones Químicas

En el estudio de la química, es esencial entender no solo la estequiometría de una reacción, que indica las proporciones exactas de reactivos y productos, sino también el mecanismo subyacente que describe el proceso detallado por el cual los reactivos se convierten en productos. Algunas reacciones ocurren en un solo paso, conocidas como reacciones elementales, como la reacción directa entre óxido nitroso (NO) y ozono (O3). Otras reacciones son más complejas y proceden a través de múltiples pasos, involucrando especies intermedias que no se reflejan en la ecuación química global pero son esenciales para la secuencia de transformaciones, como en la reacción entre dióxido de nitrógeno (NO2) y monóxido de carbono (CO).
Laboratorio químico con matraces Erlenmeyer de líquidos coloridos, cronómetro digital apagado, balanza analítica y tubo de ensayo en soporte universal.

Molecularidad de las Reacciones Químicas

La molecularidad de una reacción se refiere al número de moléculas de reactivo que participan en un paso elemental de la reacción. Las reacciones pueden ser clasificadas como unimoleculares, bimoleculares o trimoleculares, dependiendo de si involucran la colisión de una, dos o tres moléculas, respectivamente. Por ejemplo, la descomposición unimolecular del ciclopropano a propeno contrasta con las reacciones bimoleculares, que son más comunes y a menudo incluyen óxidos de nitrógeno. Las reacciones trimoleculares son raras debido a la baja probabilidad de que tres moléculas colisionen y reaccionen simultáneamente.

La Ley de Velocidad y el Orden de Reacción

La velocidad de una reacción química está influenciada por la concentración de los reactivos, pero la relación no es siempre directa. La Ley de Velocidad expresa matemáticamente esta relación, incorporando una constante de velocidad y los órdenes parciales de reacción, que son determinados empíricamente y pueden diferir de los coeficientes estequiométricos. El orden total de la reacción es la suma de los órdenes parciales y proporciona una comprensión de cómo la velocidad de reacción varía con las concentraciones de los reactivos.

Determinación Experimental del Orden de Reacción

El método de las velocidades iniciales es una técnica experimental utilizada para determinar los órdenes parciales de reacción. Este método implica medir la velocidad de reacción mientras se varían las concentraciones iniciales de los reactivos y permite establecer una relación entre la velocidad y las concentraciones. A partir de estos datos, se pueden calcular los órdenes parciales y la constante de velocidad, lo que es fundamental para comprender cómo las concentraciones de reactivos influyen en la velocidad de reacción y para predecir el comportamiento de la reacción bajo diferentes condiciones.

Cálculo de Concentraciones en Función del Tiempo

La ley de velocidad es una herramienta esencial para calcular la concentración de reactivos o productos en un momento dado, lo que tiene aplicaciones prácticas significativas, como en la farmacología para determinar la vida media de un fármaco. Dependiendo del orden de la reacción, se aplican distintas ecuaciones matemáticas para calcular las concentraciones a lo largo del tiempo. Estas ecuaciones permiten a los científicos y a los ingenieros diseñar procesos y productos con comportamientos predecibles y controlados.

Reacciones de Orden Cero y Primer Orden

En las reacciones de orden cero, la velocidad de reacción es constante y no depende de la concentración de los reactivos, disminuyendo linealmente con el tiempo. La constante de velocidad para estas reacciones tiene unidades de concentración por tiempo. En contraste, las reacciones de primer orden muestran una velocidad de reacción que es directamente proporcional a la concentración de un reactivo, y la concentración disminuye de manera exponencial con el tiempo. La constante de velocidad en este caso tiene unidades de tiempo inverso. La representación gráfica de estas reacciones proporciona información valiosa sobre la constante de velocidad y las concentraciones iniciales de los reactivos.