para una reacción química se encontró que el cabio total del reaccionante cuya concentración era de 0,050 mol/L, transcurrido 57 segundos. Calcular la velocidad de reacción.
Respuestas a la pregunta
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11 Velocidades y mecanismos de las
reacciones químicas
11.1 Velocidades de reacción
11.2 Obtención experimental de la ley de velocidad para una reacción química
11.3 Mecanismos de reacción
11.4 Variación de la energía en el transcurso de una reacción
11.5 Catálisis _________________________________________________________________________________________
11.1 Velocidades de reacción
La cinética química estudia las velocidades de las reacciones químicas y los mecanismos a través de los
cuales éstas se producen. La velocidad de reacción es la velocidad con la que desciende la concentración
de un reactivo o aumenta la de un producto en el curso de una reacción.
v = –d[Reactivos]
dt = +d[Productos]
dt
Reactivos Productos
Se ha encontrado que la velocidad de una reacción depende de la naturaleza de los reactivos (estado
físico, grosor de partícula, etc), la concentración de los reactivos, la temperatura y los catalizadores.
Ley de velocidad. Del estudio experimental de la cinética de una reacción química, se deduce su ley de
velocidad, que es una ecuación que expresa la velocidad en función de las concentraciones de las sustan-
cias que toman parte en la reacción y que normalmente tiene la forma v = k[Reactivos]x (figura 11.1).
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 2 4 6 8 10
tiempo, s
[H ], mol/l 2
pendiente de la tangente =
velocidad inicial
pendiente de la tangente =
velocidad a los 3 segundos
2ICl(g) + H2(g) I2(g) + 2HCl(g) Figura 11.1. Gráfica de la concentración de hidrógeno
frente a tiempo para la reacción entre ICl 2,000 M y H2
1,000 M. La velocidad de reacción (instántanea) es igual a
la tangente a la curva en el instante considerado. La
velocidad de reacción disminuye con el tiempo, debido a
la disminución de la concentración de reactivos. A partir
de los datos experimentales, se deduce la siguiente ley de
velocidad:
donde k es la constante de velocidad, la cual depende de
factores como la temperatura. Obsérvese esta relación
entre las diferentes formas de expresar la velocidad:
v = k[ICl][H2]
v = –d[H2]
dt = 1
2
–d[ICl]
dt = d[I2]
dt = 1
2
d[HCl]
dt
Orden de reacción. El orden de reacción con respecto a un reactivo es el exponente de su término de
concentración en la ley velocidad. El orden de reacción global es la suma de los exponentes de todos los
términos de concentración (tabla 11.1).
Ecuación de velocidad integrada. Para calcular la concentración de reactivo que quedará transcurrido un
tiempo o el tiempo necesario para que determinada cantidad de reactivo se consuma, es útil integrar la
ecuación de velocidad (tabla 11.2). La vida media, t1/2, de un reactivo es el tiempo necesario para que su
concentración pase a ser la mitad del valor inicial. Para una reacción de primer orden, la vida media no
depende la concentración del reactivo (tabla 11.2).
11.2 Obtención experimental de la ley de velocidad para una reacción química
Se obtendrá la ley de velocidad de la reacción IO3
– + 3HSO3
– I– + 3SO4
2– + 3H+.