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Velocidad de reacción, Definiciones+Ejercicios
La Velocidad de reacción es la que describe la rapidez con que se consumen los reactivos y se forman los productos durante una reacción química.
En otras palabras, es el cambio que ocurre en la concentración de los reactantes y productos en función del tiempo.
La velocidad de reacción forma parte de los objetos de estudio de la cinética química.
A diario estamos rodeados por objetos o elementos en donde sus magnitudes cambian en relación al tiempo, un vehículo viaja a X cantidad de kilómetros por hora, una persona lee tantas palabras por minuto, un grifo descarga N litros por segundo, las reacciones químicas no escapan a esta realidad.
La velocidad de reacción, por lo general suele expresarse en unidades de moles por litros por la unidad de tiempo.
Formas para describir la Velocidad de Reacción
Si tenemos la ecuación química de la reacción, su velocidad se determina siguiendo el cambio de la concentración de cualquier producto o reactivo, la cual se puede detectar en forma cuantitativa.
Este cambio de la concentración se genera, evidentemente; en distintos instantes de tiempo.
Bien, ahora te preguntaras como describir la velocidad de reacción una vez que ya cuentas con los cambios de concentración en distintos instantes de tiempo.
Sencillo, supongamos que la reacción en estudio presenta la siguiente ecuación química.
a A + b B → c C + d D
En la ecuación química presentada, a representa el coeficiente estequiometrico de la especie A y b la de B, c la C y D la d la de D.
La velocidad de la reacción puede expresarse de la siguiente manera:
Velocidad de reacción = -1/a (Δ⌈A⌉/Δt) = -1/b (Δ⌈B⌉/Δt) = 1/c (Δ⌈C⌉/Δt) = 1/d (Δ⌈D⌉/Δt)
Como verán en la expresión los coeficientes 1/a y 1/b están acompañados con un signo negativo.
Debido a que las especies A Y B son los reactivos de la ecuación química se consumen, por lo que el signo negativo indica una disminución en la concentración de la especie.
A diferencia de las especies C Y D que están sufriendo un incremento de sus concentración y que por esa razón no tienen el signo negativo.
Conclusiones generales de la expresión de la velocidad de reacción
En términos de reactivos la expresión de la velocidad de reacción representa la rapidez de la disminución de la concentración.
En lo productos representa rapidez del incremento de su concentración.
La cantidad de sustancia existente en la reacción química puede representarse por su concentración, en términos de moralidad (Mol/L).
La concentración de las especies la escribimos entre corchetes ⌈A⌉
La velocidad a la que actúa una reacción se puede describir como la velocidad en la que desaparecen los reactivos o la velocidad a la que aparecen los productos.
Recordemos la expresión anterior
Velocidad de reacción = -1/a (Δ⌈A⌉/Δt) = -1/b (Δ⌈B⌉/Δt) = 1/c (Δ⌈C⌉/Δt) = 1/d (Δ⌈D⌉/Δt)
La concentración de los reactivos (los elementos en naranja) disminuyen en un lapso de tiempo (Δt) por lo que sus magnitud es negativa.
El propósito del signo negativo en la expresión es lograra que la velocidad sea una magnitud positiva.
Ejercicio propuesto
1.- Considere la reacción:
4 HBr (g) + O2 (g) → 2 Br2 (g) + 2 H2O (g)
Suponga que en un instante determinado durante la reacción, el oxígeno molecular desaparece a la velocidad de 0,062 M / s.
- a) ¿Cuál es la velocidad a la que se forma el Br2?
- b) ¿Cuál es la velocidad a la que desaparece el HBr (g)?
- c) ¿Cuál es la velocidad de la reacción?
Respuesta:
- a) La velocidad a la que se forma el Br2 =
Ahora, de la expresión de velocidad para esta reacción se tiene:
VR = -1/4 (Δ⌈HBr⌉/Δt) = – (Δ⌈O2⌉/Δt) = 1/2 (Δ⌈Br2⌉/Δt) = 1/2 (Δ⌈H2O⌉/Δt)
De esta expresión se encuentra:
– (Δ⌈O2⌉/Δt) = 1/2 (Δ⌈Br2⌉/Δt)
Donde:
– (Δ⌈O2⌉/Δt) : Velocidad a la desaparece el oxígeno molecular = 0,062 M / s.
Por lo tanto,
(Δ⌈Br2⌉/Δt) = 2 * – (Δ⌈O2⌉/Δt) = 2 * 0,062 M / s.
La velocidad a la que se forma el Br2 = 0,124 M / s.
- b) La velocidad a la que desaparece el HBr = (Δ⌈HBr⌉/Δt)
De la expresión de velocidad se tiene:
– (Δ⌈O2⌉/Δt) = -1/4 (Δ⌈HBr⌉/Δt)
Por lo tanto,
(Δ⌈HBr⌉/Δt) = 4 * – (Δ⌈O2⌉/Δt) = 4 * 0,062 M / s.
La velocidad a la que desaparece el HBr = 0,248 M / s.
- c) La velocidad de la reacción:
De la expresión de velocidad se tiene:
VR = – (Δ⌈O2⌉/Δt)
Por lo tanto,
VR = – (Δ⌈O2⌉/Δt) = 0,062 M / s.
La velocidad de la reacción, VR = 0,062 M / s.
En resumen
El tema de la velocidad de reacción es bastante amplio por lo que sugerimos indagar un poco más sobre ello. En este sentido, es importante recordar que lo expuesto en el sitio web solo puede considerarse como un elemento de ayuda.
Su combinación con lo visto en clases reforzara lo aprendido.
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El contenido de la web cuenta con la aprobación del profesor Jhonny Medina
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