Mecanismu de reaición

De Wikipedia
Saltar a navegación Saltar a la gueta
Figura 1 Superficie d'enerxía potencial qu'utilizo Eyring pa estudiar la reacción del HBr . L'altor representa la enerxía del sistema nuna determinada configuración.

Un mecanismu de reacción ye un postuláu teóricu qu'intenta esplicar cuálos son les reacción(ye) elemental(ye) ya intermediarios qu'asoceden nuna reacción química y que dexen esplicar les carauterístiques cualitatives (desenvolvimientu de color, apaición de precipitaos, etc.) y cuantitatives (una de les más importantes la velocidá de reacción) reparaes nel so desenvolvimientu. El mecanismu tien de soportase nos datos esperimentales reportaos pa la reacción estudiada como los intermediario, complexu(s) activáu(s) y/o especies aisllaos nel trabayu esperimental; la enerxía arreyada en cada pasu propuestu (que determina la velocidá de reacción), cambeos de fase, los efectos inducíos pol catalizador (sí ye que s'amiesta dalgunu), los productos llograos, el rendimientu de la reacción, la estereoquímica de los productos, etc.

Les reacciones elementales pueden estudiase a partir del cambéu de la enerxía potencial nes molécules arreyaes mientres s'averen ente sigo, el primer estudiu d'esti tipu foi realizáu por Henry Eyring y foi la base pal desenvolvimientu de la dinámica química. Basaos en cálculos de física cuántica Eyring realizó una superficie onde se representa'l cambéu de coordenaes internes (distancia d'aproximamientu ente los átomos de les molécules) vs enerxía potencial. Toos les posibles configuraciones que puedan llegar a asoceder nel sistema atópense ellí, la disociación de les molécules n'átomos el "rompimientu" y la "formación" de nuevos enllaces y la formación de cualquier tipu d'Intermediario o especie química. Esisten dos zones especialmente importantes que dexen caracterizar la velocidá de les reacción(ye) elemental(ye) una ye conocida como valle de potencial y ye onde s'atopen les especies estables y otra como puntu de siella onde atopamos l'estáu de transición. Una reacción química ye entós un procesu onde les molécules pasen dende un valle de potencial a otru, por entemediu d'un estáu de transición y va siguir hasta que se formen los productos reparaos y/o la entropía del sistema sía la máxima que pueda llograse nes condiciones que se realiza. Los mecanismos de reacción son postulaos teóricos sobre la superficie d'enerxía potencial y la ruta que sigue una reacción química, y pueden "demostrase" basaos nes carauterístiques cuantitativu y cualitativu reparaes esperimentalmente, xeneralmente la más importante de toes ye la velocidá de reacción.

Figura 2 Puntu de siella na superficie potencial onde s'atopa la configuración del estáu de transición

Conceutos básicos[editar | editar la fonte]

Dende un puntu de vista termodinámicu, una ecuación química, los reactivos que son l'estáu inicial y los productos l'estáu final, hai una variación d'enerxía llibre. La enerxía llibre ten de ser negativa yá que va ser una reacción bonal, esto ye, que la reacción va poder llevase a cabu ensin nenguna torga termodinámica.

Pa faer más fácil la esplicación va ser meyor faela con un exemplu:

∆G'= -

Pa faer l'enllaz A-B, los reactivos tiénense que cortar les distancies, pero esto aumenta la fuercia de repulsión de los electrones. Pa evitar esta repulsión, los reactivos van tener qu'averase con suficiente enerxía cinética. Percima d'esta enerxía, les molécules A y B formen enllaces y al empar, les molécules B y C tán rompiendo'l suyu. Nesti momentu hai un complexu formáu por A, B y C, llamáu complexu activáu. A la fin tolos enllaces del B y C van ser rotos y los enllaces A y B van ser formaos, esto ye, los productos.

Tamién hai que faer mención de la enerxía d'activación , que ye la diferencia ente la enerxía de los reactivos y la del complexu activáu. Puede considerase como una barrera enerxética pola que tienen de pasar los reactivos pa pasar a ser productos.

Tipos[editar | editar la fonte]

Reacciones elementales o alcordaes[editar | editar la fonte]

La Llei de velocidá dexa caracterizar un mecanismu de reacción n'Una reacción elemental trescurre en solo una etapa. Esta reacción producir con una formación d'un solu complexu activáu y solo tien que superar una barrera enerxética. Representar nuna sola ecuación química.

Esisten 3 tipos de reacciones elementales, que son:

Reacciones complexes[editar | editar la fonte]

Una reacción complexa trescurre en 2 o más etapes, con formación de intermediario. Tamién podemos dicir que ye un conxuntu de reacciones elementales, onde hai más d'una formación de complexos activaos distintos y supera distintes barreres enerxétiques. Espresar en delles ecuaciones químiques o nuna global. Na ecuación química global, represéntase l'estáu inicial y l'estáu final del global de les reacciones, pero nun presenta como trescurrió la reacción.

Los intermediarios son molécules qu'apaecen nel mecanismu de la reacción, pero non na ecuación inicial.

Molecularidad[editar | editar la fonte]

La molecularidad ye un conceutu bastante preséu pa poder determinar cómo ye l'estáu de transición y cuanta enerxía precisar pa llegar a él. Cuidao que les velocidaes de reacción nun primer aproximamientu dependen namái del pasu lentu, defínese como'l numbero de molécules arreyaes nel estáu de transición de la reacción elemental más lenta:

  • Unimoleculares: Solo participa una molécula.
  • Bimoleculares: Participen 2 molécules.
  • Trimoleculares: Participen 3 molécules

La molecularidad puede llograse esperimentalmente como'l orde de reacción na llei de velocidá. N'ocasiones esisten ordenes de reacción fraccionarios, porque'l reactivu amestáu nun reacciona direutamente sinón facer un intermediariu que ta n'equilibriu con este o si esiste más d'una reacción elemental "lenta" (nestos casos ordenar de reacción nun pueden interpretase como la molecularidad). Teniendo en cuenta que les molécules d'una sustanza atopar nuna distribución de Boltzmann ye bien improbable estadisticamente que topeten cuatro molécules coles mesmes por eso nun esisten reacciones tetramoleculares.

Exemplu de mecanismu[editar | editar la fonte]

Como exemplu consideramos la reacción global ente'l óxidu nítrico y el osíxenu:

Sábese que los productos nun se formen direutamente como resultáu del choque de dos molécules NON con una molécula de O2 porque s'atopó la especie N2O2 mientres el cursu de la reacción. Un mecanismu posible ye suponer que la reacción llevar a cabu en dos etapes o reacciones elementales como les siguientes:

primer etapa

segunda etapa

Na primer etapa dos molécules de NON topeten pa formar una molécula de N2O2; ye una reacción bimolecular. Dempués, sigue una reacción, ente'l N2O2 y el O2 pa formar dos molécules de NON2; ye una reacción bimolecular. La ecuación química global, que representa'l cambéu total, puede interpretase como la suma d'estos dos etapes.

Les especies como'l N2O2 ye'l intermediariu de la reacción.

Reacciones orgániques pol so mecanismu[editar | editar la fonte]

En química orgánica cada reacción tien un mecanismu de reacción por pasos qu'esplica cómo asocede, anque non siempres ye clara una descripción detallada a partir namái d'una llista de reactantes. Les reacciones orgániques pueden ser entamaes en dellos tipos básicos. Delles reacciones encaxen en más d'una categoría. Por casu, delles reacciones de sustitución siguen una trayeutoria de adición-eliminación. Esta apreciación xeneral nun pretende incluyir cada reacción orgánica individual. Otra manera, namái pretende cubrir les reacciones básiques.

Tipu de reacción Subtipo Comentariu
Reacciones de adición adición electrofílica inclúi reacciones tales como la halogenación, hidrohalogenación y hidratación.
adición nucleofílica
adición radicalaria
Reacción d'eliminación inclúi procesos tales como la deshidratación, y reparar que siguen mecanismos de reacción Y1, Y2, o Y1cB
Reacciones de sustitución sustitución nucleofílica alifática con mecanismos de reacción SN1, SN2 y SNi
sustitución nucleofílica arumosa
sustitución nucleofílica acílica
sustitución electrofílica
sustitución electrofílica arumosa
sustitución radicalaria
reacciones orgániques redox son reacciones redox específiques de los compuestos orgánicos y son bien comunes.
Reacciones de transposición Transposiciones 1,2
Reacciones pericíclicas
metátesis

Polo xeneral, el cursu paso a pasu de los mecanismos de reacción puede ser representáu usando formules estructurales y estructures moleculares, nes que s'usen fleches curvadas pa siguir el movimientu de los electrones como materiales de transición iniciales, hasta los intermediarios y productos.

Mecanismu de reacción de la hidrólisis de ATP


Mecanismo de reacción