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596 CAPÍTULO 13 Cinética química
13.5 Mecanismos de reacción
Como mencionamos con anterioridad, una ecuación química global balanceada no indica
mucho acerca de cómo se lleva a cabo la reacción. En muchos casos, sólo representa la
suma de varias etapas elementales o reacciones elementales , una serie de reacciones
sencillas que representan el avance de la reacción global a nivel molecular. El término
que se utiliza para la secuencia de etapas elementales que conducen a la formación del
producto es el mecanismo de reacción . El mecanismo de reacción es comparable con la
ruta que se sigue durante un viaje; la ecuación química global sólo especifi ca el origen y
el destino.
Como ejemplo de un mecanismo de reacción, considere la reacción entre óxido nítri-
co y oxígeno:
2 N O (g) 1 O 2 (g) ¡ 2NO 2 (g)
Sabemos que los productos no se forman directamente como resultado de la colisión de
dos moléculas de NO con una molécula de O 2 porque se ha detectado la presencia
de N 2 O 2 durante el curso de la reacción. Supongamos que la reacción en realidad se lleva
a cabo en dos etapas elementales, como sigue:
2 N O (g) ¡ N 2 O 2 (g)
8n
N 2 O 2 (g) 1 O 2 (g) ¡ 2NO 2 (g)
8n
En la primera etapa elemental, dos moléculas de NO chocan para formar una molécula
de N 2 O 2 . Después sigue la reacción entre N 2 O 2 y O 2 para formar dos moléculas de NO 2 .
La ecuación química global, que representa el cambio total, está dada por la suma de las
etapas elementales:
Etapa 1: NO NO 88n N 2 O 2
Etapa 2: N 2 O 2 O 2 88n 2NO 2
La suma de las etapas elementales
debe dar como resultado la ecuación Reacción global: 2NO
global balanceada. N 2 O 2 O 2 ¡ N 2 O 2 2NO 2
Las especies como N 2 O 2 se llaman intermediarios porque aparecen en el mecanismo de
la reacción (es decir, en las etapas elementales) pero no en la ecuación global balancea-
da. Recuerde que un intermediario siempre se forma en una etapa elemental inicial y se
consume en una posterior.
La molecularidad de una reacción es el número de moléculas que reaccionan en
una etapa elemental. Estas moléculas pueden ser las mismas o diferentes. Cada una de
las etapas elementales estudiadas es una reacción bimolecular , una etapa elemental que
implica dos moléculas. Un ejemplo de una reacción unimolecular , una etapa elemental
en la que sólo participa una molécula reaccionante, es la conversión de ciclopropano en
propeno, estudiada en el ejemplo 13.4. Se conocen muy pocas reacciones termoleculares ,
reacciones donde participan tres moléculas en una etapa elemental, debido a que el
encuentro simultáneo de tres moléculas es mucho menos probable que una colisión bi-
molecular.