La cinética, o las tasas de reacciones químicas, representan uno de los temas más complejos que enfrentan los estudiantes de química de la escuela secundaria y la universidad. La velocidad de una reacción química describe cómo las concentraciones de productos y reactivos cambian con el tiempo. A medida que avanza la reacción, la velocidad tiende a disminuir debido a que la probabilidad de una colisión entre los reactivos se reduce progresivamente. Por lo tanto, los químicos tienden a describir las reacciones por su índice "inicial", que se refiere a la velocidad de reacción durante los primeros segundos o minutos.

En general, los químicos representan reacciones químicas en la forma

aA + bB --- > cD + dD,

donde A y B representan reactivos, C y D representan productos, y a, b, c y d representan sus respectivos coeficientes en la ecuación química equilibrada. La ecuación de velocidad para esta reacción es entonces

tasa = (-1 ÷ a) d [A] ÷ dt = (-1 ÷ b) d [B] ÷ dt = (1 ÷ c) d [C ] ÷ dt = (1 ÷ d) d [D] ÷ dt,

donde los corchetes denotan la concentración del reactivo o producto; a, b, c y d representan los coeficientes de las ecuaciones químicas equilibradas; y t representa el tiempo.

Balance Equation

Escribe una ecuación química balanceada para la reacción bajo investigación. Como ejemplo, considere la reacción del peróxido de hidrógeno, H2O2, descomposición en agua, H2O y oxígeno, O2:

H2O2 (2) --- > H2O (2) + O2.

Una reacción "equilibrada" contiene el mismo número de cada tipo de átomo en los lados izquierdo y derecho de la flecha. En este caso, ambos lados contienen cuatro átomos de hidrógeno y dos átomos de oxígeno.

Construye la ecuación de velocidad

Construye la ecuación de velocidad basada en la ecuación dada en la Introducción. Continuando con el ejemplo del paso 1:

tasa = - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt = (1 ÷ 2) d [H2O] ÷ dt = (1 ÷ 1) d [O2] ÷ dt.

Datos sustitutos

Sustituya los datos de concentración y tiempo en la ecuación del paso 2 en función de la información disponible en el problema o obtenida durante un experimento. Por ejemplo, para la reacción descrita anteriormente, suponga que se obtuvieron los siguientes datos:

tiempo (s), [H2O2] (M) 0, 0.250 10, 0.226

Estos datos indican que después de 10 segundos, la concentración de peróxido de hidrógeno disminuyó de 0.250 moles por litro a 0.226 moles por litro. La ecuación de velocidad luego se convierte en

rate = - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0.226 - 0.250) ÷ 10 = 0.0012 M /s.

Este valor representa la tasa inicial de la reacción.