Tasa de reacción
La velocidad de reacción o velocidad de reacción es la velocidad a la que tiene lugar una reacción química , definida como proporcional al aumento de la concentración de un producto por unidad de tiempo y a la disminución de la concentración de un reactivo por unidad de tiempo. [1] Las velocidades de reacción pueden variar drásticamente. Por ejemplo, la oxidación del hierro bajo la atmósfera terrestre es una reacción lenta que puede llevar muchos años, pero la combustión de la celulosaen un incendio es una reacción que tiene lugar en fracciones de segundo. Para la mayoría de las reacciones, la velocidad disminuye a medida que avanza la reacción. La velocidad de una reacción se puede determinar midiendo los cambios en la concentración a lo largo del tiempo.
La cinética química es la parte de la química física que se ocupa de cómo se miden y predicen las velocidades de las reacciones químicas, y cómo se pueden usar los datos de la velocidad de reacción para deducir los mecanismos de reacción probables . [2] Los conceptos de cinética química se aplican en muchas disciplinas, como la ingeniería química , [3] [4] [5] [6] la enzimología y la ingeniería ambiental . [7] [8] [9]
Las letras minúsculas ( a , b , p y q ) representan coeficientes estequiométricos , mientras que las letras mayúsculas representan los reactivos (A y B) y los productos (P y Q).
De acuerdo con la definición del Libro de oro de la IUPAC [10] , la velocidad de reacción v para una reacción química que ocurre en un sistema cerrado a volumen constante , sin acumulación de intermedios de reacción , se define como:
donde [X] denota la concentración de la sustancia X (= A, B, P o Q). La velocidad de reacción así definida tiene las unidades de mol/L/s.
La velocidad de una reacción es siempre positiva. Un signo negativo está presente para indicar que la concentración de reactivo está disminuyendo. La IUPAC [10] recomienda que la unidad de tiempo sea siempre el segundo. La velocidad de reacción difiere de la velocidad de aumento de la concentración de un producto P por un factor constante (el recíproco de su número estequiométrico ) y de un reactivo A por menos el recíproco del número estequiométrico. Los números estequiométricos se incluyen para que la tasa definida sea independiente de qué especie de reactivo o producto se elija para la medición. [11] : 349 Por ejemplo, si a = 1 y b = 3 , entonces B se consume tres veces más rápido que A, pero v= -d[ A ]/dt = -(1/3)d[ B ]/dt se define de forma única. Una ventaja adicional de esta definición es que para una reacción elemental e irreversible , v es igual al producto de la probabilidad de superar la energía de activación del estado de transición y el número de veces por segundo que las moléculas reactivas se acercan al estado de transición. Cuando así se define, para una reacción elemental e irreversible, v es la tasa de eventos de reacción química exitosos que conducen al producto.
