Orden de una Reacción Química

Orden de una Reacción Química

By Javier A. Villegas

Propósito

• Comprender el concepto de Orden de Reacción.

• Aplicar la noción de diferencial para describir el comportamiento en el tiempo de un sistema reaccionante.

• Mediante el concepto de diferencial, concentración de reactivo y ley de acción de masas, encontrar los órdenes de una reacción química elemental con un solo reactante.

By Javier A. Villegas

Orden de Reacción

• Para una reacción química elemental con una solo reactante:

​aA ---> bB

• Mediante la ley de acción de masas, se puede sostener que la velocidad de desaparición de A está dada por:

-r_A = kAⁿ

​Donde n : orden de reacción (n = 0, 1, 2, ...)​

k : constante cinética específica​

A : concentración de A​

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Concepto de Diferencial

• La variación continua de la concentración de A respecto del tiempo nos permite recurrir al concepto de derivada:

​-r_A = dA/dt

• Combinando esta ecuación con su equivalente en la ley de acción de masas, obtendremos:

​-r_A = dA/dt​ = kAⁿ

Tomando los miembros segundo y tercero obtendremos nuestra ecuación de trabajo.​

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Orden cero

Forma Diferencial

​dA/dt​ = kA⁰ = k

​

​Forma Integral

​A = -kt​ + A₀

​

Tiempo de Vida Media​

​t_1/2 = A₀/2k

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Orden 1

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​Forma Diferencial

​dA/dt​ = kA¹ = kA

​

Forma Integral

​A = A₀*exp(-kt)​

​

Tiempo de Vida Media​

​​t_1/2 = ln2/k

Orden 2

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​Forma Diferencial

​dA/dt​ = kA²

​

Forma Integral

​1/A = 1/A₀ + kt​

​

Tiempo de Vida Media​

​t_1/2 = 1/(kA₀)​

Comparación de velocidades

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Conclusiones

• Las reacciones químicas poseen distintos órdenes de reacción, los cuales pueden ser números racionales o enteros (solo se han visto casos de órdenes enteros) que determinan la velocidad de conversión de una especie en el sistema de reacción.

• Mediante el concepto de diferencial, concentración de reactivo y ley de acción de masas, se pueden determinar los órdenes de una reacción química elemental con un solo reactante.

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Autoevaluación

​Pregunta 01

De las reacciones vistas ¿Cuál es el orden que implica mayor velocidad de transformación?

.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................​

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Autoevaluación

​Pregunta 02

De las reacciones vistas ¿Cuál es el orden que implica independencia del tiempo de vida media respecto de la concentración inicial de reactivo?

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Autoevaluación - Respuestas

​Respuestas

Pregunta 01: Las reacciones​ de segundo orden.

​

Pregunta 02: Las reacciones de primer orden .

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