Mecanismos de Reacción

Una reacción química a menudo se representa mediante una ecuación química balanceada general que indica los reactivos y productos. Sin embargo, la reacción real suele ser más compleja y se produce en varios pasos. Por ejemplo, esta reacción de óxido nítrico con hidrógeno que da origen a nitrógeno gaseoso y agua tiene lugar en tres pasos sucesivos distintos.

Estos pasos se denominan mecanismo de reacción. Cada paso en el mecanismo de reacción se denomina reacción elemental y representa la interacción, como la rotura o formación de enlaces, entre las especies que reaccionan. Las moléculas específicas, como el dióxido de dinitrógeno y el óxido nitroso, se forman durante un paso elemental y se consumen durante otro.

Estas especies se denominan productos intermedios de la reacción. Los intermedios de la reacción son productos de baja energía de una reacción elemental. Suelen ser de corta duración, lo que explica su ausencia en la mezcla de productos.

Los intermedios de reacción no son lo mismo que los complejos activados. Los complejos activados son estados de transición de alta energía que existen solo durante la transformación de los reactivos en productos. La combinación de los pasos elementales da la ecuación para la reacción química general.

Aquí, los intermedios de la reacción se eliminan y, por lo tanto, no aparecen en la ecuación química general. Las diferentes reacciones elementales pueden progresar a diferentes velocidades. El paso elemental más lento determina la velocidad de la reacción general.

Aquí, la reacción del dióxido de dinitrógeno con gas hidrógeno es el paso que limita la velocidad. Las reacciones elementales se pueden caracterizar comúnmente como de tres tipos, según el número de moléculas reaccionantes o la molecularidad. En una reacción unimolecular, una sola molécula de reactivo se transforma en uno o más productos.

En una reacción bimolecular, reaccionan dos moléculas distintas. Una reacción termolecular, aunque es poco frecuente, involucra tres moléculas individuales que reaccionan para producir intermedios o productos. A diferencia de la ley de velocidad para una reacción química general, que se determina experimentalmente, las leyes de velocidad para reacciones elementales se pueden predecir a partir de los coeficientes estequiométricos de sus reactivos.

En resumen, la molecularidad de una reacción elemental corresponde al orden de reacción general del paso elemental. Por lo tanto, las reacciones unimoleculares son a menudo reacciones de primer orden, las reacciones bimoleculares son de segundo orden y las reacciones termoleculares son de tercer orden. El conocimiento de la cinética y los mecanismos de reacción.

ayuda a los químicos a identificar y optimizar las reacciones químicas.