Page 627 - Quimica - Undécima Edición

13.5 Mecanismos de reacción 597

Las leyes de rapidez y las etapas elementales
El conocimiento de las etapas elementales de una reacción permite deducir la ley de ra-
pidez. Suponga que tenemos la siguiente reacción elemental:

A ¡ productos
Debido a que sólo hay una molécula presente, se trata de una reacción unimolecular.
Cuanto mayor sea el número de moléculas de A presentes, mayor será la rapidez de for-
mación del producto. Entonces, la rapidez de una reacción unimolecular es directamente
proporcional a la concentración de A, es decir, es de primer orden respecto de A:

rapidez 5 k[A]
Para una reacción elemental bimolecular, que involucra las moléculas de A y B

A 1 B ¡ producto

la rapidez de formación del producto depende de la frecuencia con que choquen A y B,
lo que a su vez depende de las concentraciones de A y B. Entonces, la rapidez se expre-
sa como
rapidez 5 k[A][B]

De igual manera, para una reacción elemental bimolecular del tipo

A 1 A ¡ productos

o 2A ¡ productos
la rapidez se convierte en

rapidez 5 k[A] 2

Los ejemplos anteriores muestran que en una reacción elemental el orden de reacción Advierta que la ley de rapidez puede
respecto de cada reactivo es igual a su coefi ciente estequiométrico en la ecuación quími- ser escrita directamente a partir de los
coefi cientes de una etapa elemental.
ca de esa etapa. En general, no es posible decir a simple vista, a partir de una ecuación
balanceada, si la reacción ocurre tal como se muestra o en una serie de etapas. Esto se
determina en el laboratorio.
Cuando estudiamos una reacción que tiene más de una etapa elemental, la ley de
rapidez para el proceso global está dada por el paso determinante de la reacción, que es
la etapa más lenta de la secuencia de etapas que conducen a la formación del producto.
Una analogía para el paso determinante de la reacción sería el fl ujo del tránsito en
una carretera estrecha. Suponiendo que los automóviles no pueden rebasarse en dicha
carretera, la rapidez a la cual viaja un automóvil dependerá del que se mueva más lento.
Los estudios experimentales de los mecanismos de reacción inician con la recolección
de datos (mediciones de rapidez ). A continuación analizamos los datos para la determina-
ción de la constante de rapidez y del orden de una reacción, y también expresamos la ley
de rapidez. Por último, sugerimos un posible mecanismo para la reacción, en términos de
etapas elementales (fi gura 13.20). Las etapas elementales deben satisfacer dos requisitos:

• La suma de las etapas elementales debe dar la ecuación global balanceada para la
reacción.
• El paso determinante de la reacción debe predecir la misma ley de rapidez que la que
se determina de manera experimental.

Recuerde que para proponer (y sustentar) el esquema de una reacción (el mecanismo)
debe detectarse la presencia de alguno(s) intermediarios formados en una o más de las
etapas elementales.