Cinética Química

La cinética química se refiere normalmente a la velocidad con la que se producen las reacciones químicas, en contraste con la termodinámica, que se trata únicamente de la viabilidad o de la espontaneidad de una reacción, en el sentido de que esta reacción pueda ocurrir, pero no garantizado que esta reacción ocurra en un intervalo finito de tiempo. La cinética química tiene por finalidad responder a las siguientes preguntas:

—-> ¿Cuándo estará la reacción completa? —-> ¿Con qué velocidad se producirá la reacción?

Además de saber la respuestas a las dos preguntas anteriores, también necesitamos conocer otros aspectos más detallados si queremos alcanzar una compresión completa de cómo se producen las reacciones y, eventualmente, predecir teóricamente las velocidades de la reacción. De este modo, necesitaremos una información específica que nos permita determinar:

  1. El mecanismo por el que se produce la reacción.
  2. La dependencia de la velocidad de la reacción con la concentración.
  3. La dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura.
A=0.2
B=0.15
C=0
S=0.02
X=0
D=0
K1=0.1
K2=0.2
K3=0.05
dt=0.01
t=0

AA=c()
BB=c()
CC=c()
SS=c()
XX=c()
DD=c()
tt=c()
while (t<50) {
  AA=c(AA,A)
  BB=c(BB,B)
  CC=c(CC,C)
  SS=c(SS,S)
  XX=c(XX,X)
  DD=c(DD,D)
  tt=c(tt,t)
  
  dA=-K1*A*dt
  dB=-K1*B*dt
  dC=(K1*A*dt)+(K1*B*dt)
  dC=(K1*A*dt)+(K1*B*dt)-(K2*C*dt)
  dS=-K2*S*dt
  dX=(K2*C*dt)+(K2*S*dt)
  dX=-K3*X*dt
  dS=(K1*A*dt)-(K1*B*dt)
  dD=(K1*A*dt)+(K1*B*dt)
  
  
  A=A+dA
  B=B+dB
  C=C+dC
  S=S+dS
  X=X+dX
  D=D+dD
  t=t+dt
  
}

plot(tt,AA,type="l",col="red",ylim=c(0,0.37),ylab="Concentación",xlab="Tiempo",main="Gráfica de Cinética propuesta")
lines(tt,BB,type="l",col="blue")
lines(tt,CC,type="l",col="green")
lines(tt,SS,type="l",col="orange")
lines(tt,XX,type="l",col="purple")
lines(tt,DD,type="l",col="firebrick4")

legend(x = "topright",
       legend = c("[A]", "[B]","[C]","[S]","[X]","[D]"),
       lty = 1, col = c("red", "blue","green","orange","purple","firebrick4"), lwd = 2)

Discusión

En este problema, hemos desarrollado una serie de reacciones consecutivas, en donde intervienen tres constantes de velocidad. Al final tenemos la presencia de los productos “S y D”, mientras que los reacitvos iniciales desaparecen.