Un intermedio de reacción o un intermedio es una entidad molecular que se forma a partir de los reactivos (o intermedios precedentes) y reacciona más para dar los productos directamente observados de una reacción química . La mayoría de las reacciones químicas son escalonadas , es decir, requieren más de un paso elemental para completarse. Un intermedio es el producto de reacción de cada uno de estos pasos, excepto el último, que forma el producto final . Los intermediarios reactivos suelen tener una vida corta y rara vez se aíslan. Además, debido a su corta vida útil, no permanecen en la mezcla de productos.
Por ejemplo, considere esta hipotética reacción escalonada:
- A + B → C + D
La reacción incluye estos pasos elementales:
- A + B → X *
- X * → C + D
La especie química X * es un intermedio.
Definición
El Libro de Oro de la IUPAC [1] define un intermedio como una entidad molecular ( átomo , ión , molécula ...) con una vida útil considerablemente más larga que una vibración molecular que se forma (directa o indirectamente) a partir de los reactivos y reacciona más para dar ( ya sea directa o indirectamente) los productos de una reacción química . La condición de vida distingue intermedios verdaderos químicamente distintos de los estados vibracionales o estados de transición que, por definición, tienen vidas cercanas a las de la vibración molecular y, por lo tanto, los intermedios corresponden a mínimos de energía potencial de profundidad mayor que la energía térmica disponible que surge de la temperatura, ( RT , donde R es la constante del gas y T es la temperatura).
Muchos intermedios son de corta duración y muy reactivos, por lo que tienen una baja concentración en la mezcla de reacción. Como siempre ocurre cuando se habla de cinética química , las definiciones como rápido / lento de corta / larga duración son relativas y dependen de las velocidades relativas de todas las reacciones involucradas. Las especies que son de vida corta en un mecanismo de reacción , pueden considerarse estables en otros y las entidades moleculares que son intermedias en algunos mecanismos pueden ser lo suficientemente estables como para ser detectadas , identificadas , aisladas o utilizadas como reactivos en (o ser productos de) otros. reacciones. Los intermedios de reacción son a menudo radicales libres o iones inestables. Los radicales oxidantes (OOH y OH) que se encuentran en las reacciones de combustión son tan reactivos que se requiere una temperatura alta para producirlos constantemente, con el fin de compensar su desaparición, o la reacción de combustión cesará.
Cuando ya no prevalecen las condiciones necesarias de la reacción, estos intermedios reaccionan más y ya no permanecen en la mezcla de reacción. Hay algunas operaciones en las que se ejecutan varias reacciones en el mismo lote. Por ejemplo, en una esterificación de un diol , se forma primero un producto monoéster y se puede aislar, pero los mismos reactivos y condiciones promueven una segunda reacción del monoéster a un diéster . La vida útil de dicho "intermedio" es considerablemente más larga que la vida útil de los intermedios de la propia reacción de esterificación (el intermedio tetraédrico ).
Industria de procesamiento químico
En la industria química , el término intermedio también puede referirse al producto (estable) de una reacción que es valiosa en sí misma solo como un producto químico precursor para otras industrias. Un ejemplo común es el cumeno, que se fabrica a partir de benceno y propileno y se utiliza para producir acetona y fenol en el proceso de cumeno . El cumeno en sí mismo tiene un valor relativamente pequeño en sí mismo y, por lo general, solo las empresas químicas compran y venden.
Ejemplo
Cloración de metano
La cloración del metano es una reacción en cadena. Si solo se analizan productos y reactivos analizados, el resultado es:
CH4 → CCl4.
Sin embargo, esta reacción tiene intermedios. Se produce una secuencia de reacciones irreversibles de primer orden hasta llegar al producto final.
CH4 → CH3Cl → CH2Cl2 → CHCl3 → CCl4
Reactivos: CH4 Productos: CCL
Los otros elementos son intermedios de reacción: CH3Cl, CH2Cl2 y CHCl3.
Estos son el conjunto de reacciones irreversibles de primer orden:
CH4 - CH3Cl
CH3Cl - CH2Cl2
CH2Cl2 - CHCl3
CHCl3 - CCl4
La concentración de los elementos se puede calcular integrando el sistema de ecuaciones cinéticas.
Ejemplo: cloración de hidrocarburos (metano) Si solo se analizan productos y reactivos, la reacción es: CH4 → CCl4.
Sin embargo, esta reacción tiene reactivos intermedios que se forman durante una secuencia de reacciones irreversibles hasta llegar al producto final. Esta reacción tiene lugar en 4 pasos. Por eso se llama reacción en cadena.
Inicio : esta reacción puede ocurrir por termólisis (calentamiento) o fotólisis (absorción de luz) que conduce a la rotura de un enlace de cloro molecular.
Cl-Cl → Cl. + Cl.
Cuando el enlace se rompe, termina en dos moléculas de cloro altamente reactivas.
Propagación : Tiene dos partes. Como el cloro solo es inestable, reacciona con el hidrógeno del metano. Al final, se obtienen una molécula de ácido clorhídrico y una molécula de un radical metano. El enlace de una segunda molécula de Cl2 se rompe. Y uno de estos radicales se une al metano protonado. En este momento hay varios compuestos que se estabilizarán en la etapa de terminación.
Terminación : Se produce cuando se agotan los reactivos. Este paso estabiliza todos los reactivos creados durante la reacción. Los radicales se combinan y los portadores de la cadena se pierden.
Existen diferentes combinaciones: Unión de radicales metano de un enlace CC que conduce al etano.
CH3. + CH3. → CH3 - CH3
Unión de un radical metano a un radical Cl formando clorometano.
CH3. + Cl. → CH3 - Cl
Unión de dos radicales Cl para formar cloro gaseoso.
Cl. + Cl. → Cl-Cl
Ver también
Referencias
- Francis A. Carey; Richard J. Sundberg (1985). Estructura y mecanismos de química orgánica avanzada . ISBN 978-0-306-41198-4.[ página necesaria ]
- Marzo, Jerry (1985). Reacciones, Mecanismos y Estructura de Química Orgánica Avanzada . John Wiley e hijos. ISBN 978-0-471-85472-2.[ página necesaria ]
[1]
[2]
- ^ http://qorganica.es/QOT/T2/cloracion_metano_exported/index.html
- ^ https://www.vedantu.com/question-answer/write-notes-on-consecutive-reactions-with-class-10-chemistry-cbse-5f54f15b3035db208cf7e903#:~:text=%2DSome%20of%20the%20examples % 20of, craqueo% 20y% 20 cloración% 20of% 20hidrocarburos. & Text = Desde% 20above% 20ecations% 20we% 20know, of% 20light% 20we% 20get% 20clorometano .