1. Es el estudio de la forma en que se lleva a cabo una reacción; normalmente se centra en la manera en que la rapidez de una reacción química varía con respecto a la concentración de los reactivos e intenta determinar un modelo matemático simple..
1.1. Ley de la rapidez
1.1.1. Son expresiones matemáticas simples que describen cuán rápido se llevará a cabo una reacción dependiendo de la temperatura.
1.1.1.1. RAPIDEZ=Cambio en la cantidad de reactivo/ Cambio en el tiempo
1.1.2. En un sistema cerrado la rapidez de la mayoría d las reacciones varían respecto al tiempo, a mediada que pasa el tiempo disminuye la cantidad de reactivos.
1.2. Caracteristicas de las leyes de la rapidez
1.2.1. La primera característica consiste en calcular el logaritmo inverso y ambos miembros y reordenar luego las variables de tal forma que se tenga una exprecion para (A) mientras varia el tiempo.
1.2.2. La segunda característica es separa los logaritmos del numerador y del denominador en el termino fraccionario.
1.2.3. La tercera característica es la vida media de una reacción de primer orden es el tiempo necesario para que la reacción sea la mitad de la cantidad original.
1.3. Dependencia a la temperatura.
1.3.1. A medida que aumenta la temperatura la energía cinética de las moleculas también lo hace.
1.3.2. La ecuación de ecuación de arrgenius sugiere un equilibrio entre las moléculas reactivas y ciertas especies en trancicion que son menos estables que los reactivos donde la diferencia de enrgia es la energía de activación.
1.3.2.1. La diferencia de energía recibe el nombre de energía de activación de reacción, la constante de equilibrio que es la constante de rapidez de la reacción k que es EA. LnK=LnA+(-EA/R)*(1/T)
1.3.2.1.1. El factor de frecuencia de colisión constituye una contribución fundamental a la constante preexponencial A, la orientación de dos especies reactivas una con respecto a la otra, el reordenamiento de los enlaces.
1.4. Equlibrio para una reacción simple
1.4.1. Cuando se da inicio a una reacción inversa y, cuando la rapidez de la reacción inversa es igual la rapidez de la reacción en el sentido que tenía inicialmente , el cambio neto se detiene y el sistema llega a un equilibrio dinámico.
1.5. Mecanismos y procesos elementales
1.5.1. Se llama mecanismo de reacción al proceso a través del cual transcurre una reacción
1.5.1.1. Una sola ecuacion estequiometrica o una sola etapa A+B=AB
1.5.1.1.1. Esta reacción se produce por el choque de una molécula de A con una molécula de B. Esta reacción tiene una molecularidad de 2. Para estas reacciones simples el orden de reacción suele coincidir con la molecularidad y los órdenes parciales de reacción α y β con los coeficientes estequiométricos.
1.5.1.2. Reacción compleja con mas ecuaciones estequimetricas A+2B=AB2
1.5.1.3. Cuando transcurre en 2 etpas
1.5.1.3.1. etapa 1= A+B=AB
1.5.1.3.2. etapa 2=AB+B=AB2
1.5.2. La combinación de todos los procesos elementales, que se denomina mecanismo de una reacción, nos muestra exactamente la forma en que, en realidad, se Ueva a cabo una reacción química, Si comprendemos cómo se lleva a cabo una reacción química, conseguimos una amplia visión sobre la manera en que reaccionan los compuestos químicos y se nos proporciona apoyo para saber controlar dicha reacción
1.6. Reacciones paralelas y consecutivas
1.6.1. Cuando k1 es más grande que k2, se genera más producto B que C, y B es el producto favorecido cinéticamente; pero cuando C es más grande, porque su equilibrio favorece a los productos de lo que el producto B es favorecido por su equilibrio independiente, C es favorecido termodinámicamente.
1.6.2. Otro tipo de reacción consecutiva: En donde el producto de una primera reacción es el reactivo (o uno de los reactivos) de una segunda reacción, y así sucesivamente.
1.6.2.1. Si la segunda reacción es mucho más lenta que la primera (es decir, si k1>>k2), hay un aumento inicial del producto B Cuando k1>>k2, la segunda reacción es mucho más rápida que la primera, y el penúltimo producto B reacciona con e l último producto C casi tan rápido como se forma B .
1.6.3. Es cuando se produce más de un producto. Las constantes de rapidez se representan con k
1.7. Aproximación de estado estacionario
1.7.1. A → B (Rápida) B → C (Lenta) B es un producto intermedio con concentración dificl de determinar experimentalmente. A y C son reactivos quimicos normales que si se pueden medir. si la segunda etapa es lenta entonces la etapa determiante de la rapidez forzara a la primera a detenerse.
1.7.1.1. Como ninguna reacción química concluye, la reacción quimica inversa da inicio y finalmente se establece en equilibrio, ya que, la primera etapa se detiene por la segunda.
1.7.2. A <--> B(Rápida) B → C (Lenta) Como la primera etapa se encuentra en equilibrio las concentraciones A,B y C son relativamente estables y no presentan cambio. A esto se le llama aproximación de estado de cambio de los mecanismos de reacción.
1.7.3. La aproximación de estado estacionario nos permite relacionar la ley de rapidez determinada a partir de la RDS con la ley de rapidez determinada experimentalmente .
1.8. Teoría del estado de transición
1.8.1. La teoría de las colisiones:
1.8.1.1. Descripción simple de moléculas que reaccionan y a las cuales se considera esferas sólidas.
1.8.2. La teoría de transición o teoría compleja activada:
1.8.2.1. es un modelo más realista de un etapa elemental biomolecular en una reacción; toma en cuenta las orientaciones moleculares que se consideran necesarias para acelerar una reacción y también lo que dice la teoría de las colisiones, así como la barrera energética que los reactivos deben cruzar para convertirse en productos.
1.8.3. Las coordenadas de la reacción:
1.8.3.1. constituyen la trayectoria que se sigue conforme dos moléculas reactivadas se convierten en productos
1.8.4. Las gráficas de energía total del sistema molecular en función de las coordenadas se llaman configuraciones o perfiles de reacción. Donde en el punto máximo en la curva representan la barrera de energía potencial que los reactivos deben superar para reaccionar.
1.8.5. Como conclusión el estado de transición es la estructura intermedia de las dos moléculas, que existe en el punto máximo de energía potencial.
1.9. Reacciones en cadena y reacciones oscilantes
1.9.1. Una reacción en fase gaseosa en la que una o dos especies de reactivos se convierten en especies que a su vez son muy reactivas, se genera un radical libre que puede reaccionar con otra molécula, formando una serie de etapas cinéticas que representan una reacción en cadena. Una reacción en cadena consiste en etapas cuyos productos son intermediarios, que reaccionan para formar otros productos intermediarios.
1.9.2. Reaccion oscilante en esta reacción se ve una aparente oscilación en la concentración de un compuesto intermediario, es un ciclo de cambio de color, la formación periódica de un producto gaseoso. Esta comienza a partir de una condición sin equilibrio y vuelve al equilibrio como un péndulo.