Midiendo las Velocidades de Reacción

Las velocidades de reacción se pueden estudiar determinando el cambio en las concentraciones de reactivos o productos en función del tiempo. Los cambios de concentración se pueden medir mediante técnicas experimentales como la polarimetría, la espectroscopia o con mediciones de presión. La polarimetría utiliza luz polarizada en un plano con un campo eléctrico orientado a lo largo de un solo plano.

Mide la capacidad de los compuestos para rotar la luz polarizada, que depende de la estructura molecular del compuesto presente. Considere la hidrólisis de sacarosa, que produce glucosa y fructosa. Se utiliza un polarímetro para medir el grado de rotación de la luz polarizada plana que entra a través de la solución de sacarosa en reacción.

La sacarosa provoca la rotación en el sentido de las agujas del reloj, mientras que la glucosa y la fructosa provocan la rotación en el sentido contrario a las agujas del reloj. Si se mide el grado de rotación de la luz a intervalos de tiempo establecidos, se pueden calcular las concentraciones relativas de sacarosa, glucosa o fructosa y determinar la velocidad de reacción. Las velocidades de reacción también se pueden medir utilizando métodos espectrofotométricos, utilizando la capacidad de los reactivos o productos para absorber luz de longitudes de onda específicas.

Cuanto mayor sea la concentración de la sustancia de interés, más intensa será su absorbancia de luz. Por ejemplo, el gas hidrógeno incoloro reacciona con el vapor de yodo violeta para formar yoduro de hidrógeno incoloro. El vapor de yodo absorbe la luz en la región amarillo-verde y refleja la luz violeta.

Durante la reacción, un espectrofotómetro mide la cantidad de luz absorbida por la muestra y analiza la luz transmitida. Así, a medida que avanza la reacción, la disminución de la concentración de vapor de yodo se observa mediante la reducción de la absorbancia de la luz amarillo-verde. Si empleamos la ley de Beer-Lambert, la intensidad de la luz absorbida en diferentes puntos de tiempo se puede calcular y relacionar con cambios en la concentración.

Alternativamente, si uno de los reactivos o productos es un gas, las mediciones de presión se utilizan para determinar las velocidades de reacción controlando los cambios de presión. Por ejemplo, durante la descomposición del peróxido de hidrógeno, la velocidad de reacción se estudia usando un manómetro para controlar la presión del gas oxígeno liberado. A medida que avanza la reacción y se genera más oxígeno, la presión aumenta.

Usando la ecuación del gas ideal, los valores de presión registrados en diferentes momentos se convierten en concentraciones. El cambio de concentración en función del tiempo se utiliza para determinar la velocidad de reacción. Para reacciones prolongadas, se pueden tomar muestras o alícuotas de la mezcla de reacción a intervalos de tiempo regulares.

Las concentraciones relativas se miden luego utilizando técnicas instrumentales como la cromatografía de gases, la espectrometría de masas o la titulación, para calcular las velocidades de reacción.