Introducción a las velocidades de reacción

la velocidad de una reacción química se define como el cambio en la concentración ya sea del reactivo o del producto entre el cambio en el tiempo la concentración se mide en moles por litro o molares y el tiempo se mide en segundos entonces expresamos la velocidad de la reacción en molares por segundo lo cual se parece muchísimo a metros por segundo cierto y si recordamos un poco de física esto es la unidad de la velocidad promedio ok y para sacar la velocidad promedio lo que hacemos es medir el cambio en x o sea la distancia recorrida entre el cambio en el tiempo y bueno pensar en la velocidad promedio ayuda muchísimo para entender por qué definimos a la velocidad de la reacción de esta forma y lo que vamos a hacer ahorita es calcular la velocidad de una reacción realmente muy sencilla aunque ahí tenemos un campo a que a lo largo de la reacción se va a convertir en un compuesto ver y digamos que en el tiempo cero o sea al inicio de la reacción tiempo cero la concentración del compuesto a es de un molar y como estamos al inicio de la reacción el compuesto a todavía no se convierte en el compuesto b entonces la concentración de pepe es cero aunque haya el tiempo cero que es el tiempo en el que inició la reacción ahora digamos que esperamos dos segundos y entonces estamos en el tiempo igualados y volvemos a medir la concentración de a y bueno sabemos que la concentración de a va a disminuir porque a se está convirtiendo en b entonces digamos que la concentración de a en esta medición es de 0.98 molar así es que acabamos de perder una concentración de 0.02 molar del compuesto y como en esta reacción hace bien entonces después de dos segundos de la reacción o sea al tiempo dos la concentración debe tiene que ser 0.02 molar y ahora si queremos saber cuál es la velocidad de reacción promedio entonces lo único que tenemos que hacer es poner estas cantidades que ya tenemos de esta reacción en la fórmula de la velocidad de reacción aunque tenemos que poner el cambio en la concentración entre el cambio en el tiempo entonces la velocidad de la reacción es igual al cambio en la concentración y eso es concentración final menos concentración inicial porque ponemos concentración final 0.02 menos concentración inicial o sea cero punto cero todo es el cambio en la concentración y eso lo tenemos que dividir entre el cambio en el tiempo o sea tiempo final menos tiempo inicial el tiempo final es 22 menos el tiempo inicial que es 0 entonces la velocidad de la reacción es 0.2 entre 2 y eso pues es 0.01 molares por segundo acabamos de calcular la velocidad de reacción promedio desde que el tiempo es igual a 0 hasta que el tiempo es igual a 2 ahora aquí calculamos la velocidad de la reacción utilizando las concentraciones del producto pero de la misma forma pudimos haber calculado la velocidad de la reacción utilizando las concentraciones del reactivo aunque en lugar de definir a la velocidad de la reacción como la velocidad con la que aparece ve pudimos haber definido a la velocidad de la reacción como la velocidad con la que desaparece entonces la velocidad de la reacción es el cambio en las concentraciones de a entre el cambio en el tiempo y el cambio en la concentración de a es la concentración final osea 0.98 menos la concentración inicial o sea menos 1 y luego tenemos que dividir entre el cambio en el tiempo o sea 2 - 0 tiempo final menos tiempo inicial y entonces hacemos las cuentas y nos queda menos 0.02 entre 2 y entonces aquí hay un detalle muy importante que es que en química las velocidades de reacción se definen como un número positivo entonces tenemos que agregar un signo menos por acá para que la velocidad sea un número positivo y de esta forma lo que nos queda 0.01 molares por segundo muy bien entonces ya calculamos la velocidad de la reacción de dos formas la calculamos como la velocidad de aparición de be y también la calculamos como la velocidad de desaparición de a pero podemos hacer esto de una forma más general podemos escribir que la velocidad de la reacción es igual al cambio de las concentraciones de a / el cambio en el tiempo pero hay que recordar que si es el reactivo entonces para que la velocidad nos quede como un número positivo tenemos que colocar un signo menos al principio nunca hay porque en química la velocidad de las reacciones queremos que sean números positivos y como vimos aquí arriba si a es el reactivo tenemos que poner por aquí un signo menos ok entonces la velocidad de la reacción es igual a menos el cambio en la concentración del reactivo entre el cambio en el tiempo y eso a su vez es igual al cambio en la concentración del producto entre el cambio en el tiempo y por acá ya no necesitamos un signo menos porque como vimos aquí con b obtenemos una velocidad de reacción positiva y entonces ya no le tenemos que poner un signo menos muy bien por aquí tenemos dos formas de expresar la velocidad de la reacción que es lo que habíamos visto arriba pero lo escribimos de una forma un poco más general y ahora vamos a ver otro ejemplo vamos a ver este ejemplo tenemos aquí una reacción un poco más complicada tenemos aquí la ecuación balanceada de penn tóxico de de nitrógeno que se convierte en dióxido de nitrógeno y oxígeno y digamos que el oxígeno se forma con una velocidad de 9 por 10 a la menos 6 molares por segundo entonces cuál es la velocidad con la que se forma dióxido de nitrógeno y bueno por si nos fijamos en la ecuación balanceada por cada átomo de oxígeno que se forme se están formando cuatro átomos de dióxido de nitrógeno entonces lo único que tenemos que hacer es tomar la velocidad de formación del oxígeno y multiplicar la x 4 y eso lo que nos da es 3.6 por 10 al menos cinco molares por segundo por lo tanto no2 de forma a una velocidad cuatro veces mayor que o dos y que podemos decir acerca del pnt óxido de nitrógeno osea n 25 pues veamos por aquí por cada átomo de oxígeno que se forme estamos perdiendo dos átomos de bent óxido de nitrógeno entonces empezamos con la velocidad de formación del oxígeno o sea 9 por 10 a la menos 6 y la multiplicamos por la relación molar aunque ya tenemos un oxígeno por cada dos de estos entonces tenemos que multiplicar por 2 y además como estamos perdiendo pent óxido de nitrógeno tenemos que poner un signo de menos por aquí y lo que nos queda es 1.8 por 10 a la menos 5 molares por segundo así es que el pent óxido de dyn no desaparece dos veces más rápido de lo que aparece el oxígeno bueno y ahora sí vamos a pensar en la velocidad de la reacción aunque entonces la velocidad de nuestra reacción es igual a la velocidad de formación del oxígeno a nueve por diez a la menos 6 y lo podemos escribir por acá como que la velocidad de la reacción es igual al cambio en la concentración del oxígeno entre el cambio en el tiempo ahora qué pasa si quisiéramos expresar la velocidad de la reacción en términos de dióxido de nitrógeno en ese caso por acá tenemos que la velocidad de formación del dióxido de nitrógeno en esta reacción es de 3.6 por 10 a la menos 5 del 3.6 por 10 a la menos 5 y aquí nos tenemos que preguntar cuál es el número por el cual tengo que multiplicar esta velocidad para obtener esta velocidad de aquí que es la velocidad de la reacción y entonces lo observamos fijamente y pues sabemos que este número es cuatro veces más grande que este número por lo tanto tengo que multiplicar por un cuarto y entonces por acá si estamos pensando en el cambio de concentración del dióxido de nitrógeno entre el cambio en el tiempo para que la velocidad sea la misma tenemos que multiplicar por un cuarto bueno y finalmente vamos a pensar en el pent óxido de nitrógeno dijimos por acá que el pent óxido de nitrógeno está desapareciendo con una velocidad de menos 1.8 por 10 a la menos 5 molares por segundo así es que otra vez porque el número tengo que multiplicar a esta velocidad de desaparición para obtener esta otra velocidad lo observamos fijamente y recordamos que la velocidad de desaparición es dos veces más grande que esta velocidad entonces tenemos que multiplicar por un medio pero además esta velocidad tiene un signo negativo y la velocidad de la reacción como ya hemos dicho antes está definida como un número positivo entonces tenemos que agregar un signo menos por aquí lo que tenemos que multiplicar por menos un medio y entonces si esta multiplicación si nos da 9 por 10 a la menos 6 aunque hay entonces si quiero escribir la velocidad de la reacción en términos del pnt óxido de nitrógeno lo que tengo que hacer es escribir por aquí el cambio en las concentraciones de dióxido de nitrógeno entre el cambio en el tiempo pero multiplicarlo por menos un medio muy bien entonces ya que averiguamos cómo expresar nuestra velocidad de la reacción podemos ponernos a observar esta ecuación balanceada por ejemplo aquí tenemos un 2 y observemos adónde fue a dar este 2 por aquí en la velocidad de la reacción cuando la expresamos en términos del pnt óxido de nitrógeno tenemos este 2 pero por aquí en el denominador y luego cuando expresamos la velocidad en términos del dióxido de nitrógeno por aquí en la ecuación balanceada tenemos este 4 y en la velocidad de la reacción ese 4 aparece pero en el denominador y luego el oxígeno pues aquí tenemos un 1 y por aquí en la velocidad de la reacción en términos del oxígeno pues realmente aquí pudimos haber puesto un 1 entre 1 para mostrar que este 1 también aparece en el denominador y que sea más claro el patrón que siguen las velocidades de reacción