Page 595 - Quimica - Undécima Edición

13.1 La rapidez de una reacción 565

n los capítulos anteriores estudiamos las defi niciones básicas de la química y analizamos las
Epropiedades de los gases, los líquidos, los sólidos y las disoluciones. Hemos descrito algunas
propiedades moleculares y analizado varios tipos de reacciones con cierto detalle. En este capítulo
y en los siguientes estudiaremos más detalladamente las relaciones y las leyes que rigen las reac-
ciones químicas.
¿Cómo podemos predecir si una reacción se llevará o no a cabo? Una vez que una reacción
ha iniciado, ¿con cuánta rapidez procede? ¿Cuánto avanzará la reacción antes de detenerse? Las
leyes de la termodinámica (que se estudian en el capítulo 17) ayudan a contestar la segunda pre-
gunta. La cinética química, tema de este capítulo, responde la pregunta sobre la rapidez de una
reacción. La última pregunta es una de las muchas que se responden mediante el estudio del equi-
librio químico, que analizaremos en los capítulos 14, 15 y 16.

13.1 La rapidez de una reacción

La cinética química es el área de la química que se ocupa del estudio de la velocidad,
o rapidez, con que ocurre una reacción química. La palabra “cinética” sugiere movimien-
to o cambio; en el capítulo 5 defi nimos la energía cinética como la “energía debida al
movimiento de un objeto”. En este caso, cinética se refi ere a la rapidez de reacción , que
se refi ere al cambio en la concentración de un reactivo o de un producto con respecto del
tiempo (M/s).
Hay muchas razones para estudiar la rapidez de una reacción. Para empezar, existe
curiosidad intrínseca respecto de la razón por la que las reacciones ocurren a diferentes
rapideces. Algunos procesos, como las etapas iniciales de la visión, la fotosíntesis y las
reacciones nucleares en cadena, ocurren a una rapidez muy corta, del orden de 10 212 s
a 10 26 s. Otros, como la polimerización del cemento y la conversión del grafi to en dia-
mante, necesitan millones de años para completarse. En un nivel práctico, el conocimien-
to de la rapidez de las reacciones es de gran utilidad para el diseño de fármacos, el
control de la contaminación y el procesamiento de alimentos. Con frecuencia los quími-
cos industriales hacen más énfasis en la aceleración de la rapidez de una reacción que
en mejorar su rendimiento.
Sabemos que cualquier reacción puede representarse a partir de la ecuación general
reactivos ¡ productos
Esta ecuación expresa que durante el transcurso de una reacción, los reactivos se consumen
mientras se forman los productos. Como resultado, podemos seguir el progreso de una
reacción al medir ya sea la disminución en la concentración de los reactivos, o el aumen-
to en la concentración de los productos.
En la fi gura 13.1 se ilustra el progreso de una reacción sencilla donde las moléculas
de A se convierten en moléculas de B:
A ¡ B
En la fi gura 13.2 se muestra la disminución del número de moléculas de A y el in-
cremento en el número de moléculas de B con respecto del tiempo. En general, es más

Figura 13.1 Avance de la reacción A ¡ B a intervalos de 10 s, durante un periodo de 60 s. Inicialmente sólo están presentes las
moléculas de A (esferas grises). Al avanzar el tiempo, se forman las moléculas de B (esferas rojas).