En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con AP
Llévatelo
- Diapositivas de la lección (en inglés) (PDF)
- Hoja de práctica (próximamente)
Pregunta esencial
¿Cómo ocurren las reacciones un paso a la vez?
En el Tema 5.4 viste que la mayoría de las reacciones globales no pueden ocurrir en una sola colisión. En este tema verás cómo los químicos dividen una reacción en una serie de pasos.
El video de la lección llegará pronto. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.
¿Qué es un mecanismo de reacción?
- Un mecanismo de reacción es la serie de pasos elementales por los que pasa realmente una reacción.
- Cada paso es una colisión o una molécula que se descompone (Tema 5.4).
- Los pasos deben sumar la ecuación global balanceada.
La ecuación global muestra solo el inicio y el final. El mecanismo muestra lo que pasa en medio.
Suma de los pasos
- Escribe todos los reactivos de todos los pasos a la izquierda y todos los productos a la derecha.
- Cancela lo que aparezca en los dos lados.
- Lo que queda es la reacción global.
Ten cuidado cuando canceles. El paso 1 usa dos moléculas de NO2, pero el paso 2 produce solo una, así que solo una se cancela y queda un NO2 en la ecuación global.
Intermediarios
- Un intermediario se forma en un paso y se consume en un paso posterior.
- Aparece primero como producto y después como reactivo.
- Existe solo mientras ocurre la reacción y nunca aparece en la ecuación global.
- Detectar un intermediario durante la reacción es una buena evidencia a favor de un mecanismo.
En el mecanismo de arriba, el NO3 es el intermediario.
Catalizadores en un mecanismo
Los átomos de cloro destruyen el ozono en la atmósfera alta:
Paso 1: Cl + O3 → ClO + O2
Paso 2: ClO + O → Cl + O2
Global: O3 + O → 2O2
- Un catalizador se consume en un paso y se forma de nuevo en un paso posterior: primero es reactivo y después es producto.
- Regresa al final, así que no se agota y no aparece en la ecuación global.
- Aquí el Cl es el catalizador, y el ClO (se forma y luego se consume) es un intermediario.
Un solo átomo de cloro puede recorrer este ciclo miles de veces, y por eso pequeñas cantidades de cloro hacen tanto daño a la capa de ozono.
¿Intermediario o catalizador?
Lee el mecanismo de arriba hacia abajo y fíjate en dónde aparece primero la sustancia.
| Aparece primero como | Después | ¿Está en la ecuación global? | |
|---|---|---|---|
| Intermediario | Producto (se forma) | Se consume | No |
| Catalizador | Reactivo (se consume) | Se forma de nuevo | No |
Evidencia a favor de un mecanismo
- Los pasos deben sumar la ecuación global balanceada.
- Detectar un intermediario es una evidencia sólida.
- En el Tema 5.8 agregarás una tercera prueba: el mecanismo debe coincidir con la ley de velocidad experimental.
Aunque un mecanismo pase todas las pruebas, decimos que la evidencia lo respalda. Nadie puede ver directamente cada paso, así que un mecanismo nunca se demuestra por completo.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Obtención de la reacción global
Suma los pasos de este mecanismo para obtener la reacción global.
Paso 1: Cl2 → 2Cl
Paso 2: Cl + CHCl3 → HCl + CCl3
Paso 3: CCl3 + Cl → CCl4
Mostrar la solución
- Junta todo: Cl2 + Cl + CHCl3 + CCl3 + Cl → 2Cl + HCl + CCl3 + CCl4.
- Cancela el Cl: Los dos Cl de la izquierda (pasos 2 y 3) se cancelan con los 2Cl de la derecha (paso 1).
- Cancela el CCl3: El CCl3 se forma en el paso 2 y se consume en el paso 3, así que se cancela.
- Escribe la reacción global: Cl2 + CHCl3 → HCl + CCl4. Revisión: hay 5 átomos de Cl en cada lado, así que está balanceada.
Ejemplo 2: ¿Intermediario o catalizador?
Este mecanismo es para la descomposición del peróxido de hidrógeno con iones yoduro. Identifica el intermediario, el catalizador y la reacción global.
Paso 1: H2O2 + I− → H2O + IO−
Paso 2: H2O2 + IO− → H2O + O2 + I−
Mostrar la solución
- Identifica el intermediario: El IO− se forma en el paso 1 y se consume en el paso 2, así que el IO− es el intermediario.
- Identifica el catalizador: El I− se consume en el paso 1 y se forma de nuevo en el paso 2, así que el I− es el catalizador.
- Suma los pasos: 2H2O2 + I− + IO− → 2H2O + IO− + O2 + I−.
- Cancela: Cancela el I− y el IO−: 2H2O2 → 2H2O + O2. Ni el catalizador ni el intermediario aparecen.
Ejemplo 3: Revisión de un mecanismo
¿Este mecanismo suma 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)? Identifica el intermediario, si hay alguno.
Paso 1: NO + NO → N2O2
Paso 2: N2O2 + O2 → 2NO2
Mostrar la solución
- Suma los pasos: NO + NO + N2O2 + O2 → N2O2 + 2NO2.
- Cancela: El N2O2 se cancela y queda 2NO + O2 → 2NO2, que coincide.
- Respuesta: Sí, suma la reacción. El N2O2 es el intermediario. En el Tema 5.9 revisarás si también coincide con la ley de velocidad.
Práctica
La hoja de práctica llegará pronto.
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- Un mecanismo de reacción es una serie de pasos elementales.
- Los pasos deben sumar la ecuación global balanceada.
- Un intermediario se forma y luego se consume. Un catalizador se consume y luego se forma de nuevo.
- Ni los intermediarios ni los catalizadores aparecen en la ecuación global.
De vuelta a la pregunta esencial: Las reacciones siguen un mecanismo, una cadena de colisiones simples que suman la reacción global. El mecanismo es la historia detrás de la ecuación global. A continuación viene el Tema 5.8, Mecanismo de reacción y ley de velocidad, donde usarás un mecanismo para predecir la ley de velocidad.
Alineación con AP
Esta lección cubre el Tema 5.7, Introducción a los mecanismos de reacción, de la Unidad 5 (Cinética) de la Descripción del curso y del examen (CED, por sus siglas en inglés) de AP Chemistry del College Board. Objetivo de aprendizaje:
- 5.7.A: Identificar los componentes de un mecanismo de reacción.
Conocimiento esencial: 5.7.A.1, 5.7.A.2, 5.7.A.3, 5.7.A.4
Habilidad sugerida: 1.B Modelos y representaciones. Describir los componentes y la información cuantitativa de modelos y representaciones que ilustran propiedades tanto a nivel de partículas como a nivel macroscópico.