Diferencia entre revisiones de «Velocidad de reacción»
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La [[cinética química]] es la parte de la [[fisicoquímica]] que estudia las velocidades de reacción. El concepto de cinética química se aplica en muchas disciplinas, tales como la [[ingeniería química]], [[enzimología]] e [[ingeniería ambiental]].
==Definición formal de velocidad de reacción==
Considérese una [[reacción química]] típica:
:<big> aA + bB → pP + qQ </big>
Las letras minúsculas (a, b, p, y q) representan los [[coeficiente estequiométrico|coeficientes estequiométricos]], mientras que las letras mayúsculas representan a los [[reactante]] (A y B) y los [[producto (química)|productos]] (P y Q).
De acuerdo a la definición del [[Libro Dorado]] de la [[IUPAC]]<ref name=IUPACrate>[http://goldbook.iupac.org/R05156.html IUPAC definition of rate of reaction]</ref> la velocidad de reacción ''v'' (también ''r'' o ''R'') de una reacción química que se da en un [[sistema cerrado]] bajo condiciones de volumen constante, sin que haya acumulación de [[intermediario de reacción|intermediarios de reacción]], está definida por:
:<math>v = - \frac{1}{a} \frac{d[A]}{dt} = - \frac{1}{b} \frac{d[B]}{dt} = \frac{1}{p} \frac{d[P]}{dt} = \frac{1}{q} \frac{d[Q]}{dt}</math>
('''NOTA:'''La velocidad de reacción es siempre positiva. El signo '-' está presente en los términos que involucran a los reactantes porque la concentración de reactante disminuye en el tiempo.) La IUPAC<ref name="IUPACrate"/> recomienda que la unidad de tiempo siempre deba ser el segundo. En tal caso, la velocidad de reacción difiere de la velocidad de aumento de la concentración de un producto P por un factor constante (el recíproco de su [[número estequiométrico]]) y por un reactante A por menos el recíproco del número estequiométrico. Generalmente, la velocidad de reacción tiene las unidades dm<sup>−3</sup>·s<sup>−1</sup>.
Es importante tener en cuenta que la definición previa es válida sólo para ''una sola reacción'', en un ''sistema cerrado'' de ''volumen constante''. Esta suposición muy frecuentemente implícita debe ser explicitada, de lo contrario la definición es incorrecta: si se agrega agua a un recipiente conteniendo agua salada, la concentración de la sal disminue, aunque no haya reacción química.
Para cualquier sistema en general, debe tomarse en cuenta el [[balance de masas]] completo: '''ENTRANTE - SALIENTE + GENERACIÓN = ACUMULACIÓN'''.
:<math>F_{A0} - F_A + \int_{0}^{V} v\, dV = \frac{dN_A}{dt}</math>
Cuando se aplica al caso más simple señalado previamente, esta ecuación se reduce a:
:<math>v= \frac{d[A]}{dt}</math>
Para una sola reacción en un sistema cerrado de volumen variable, puede usarse la denominada ''velocidad de conversión'', con el fin de evitar la manipulación de concentraciones. La velocidad de conversión está definida como la [[extensión de reacción]] con respecto al tiempo.
:<math>\dot{\xi} =\frac{d\xi}{dt} = \frac{1}{\nu_i} \frac{dn_i}{dt} = \frac{1}{\nu_i} \left(V\frac{dC_i}{dt} + C_i \frac{dV}{dt} \right) </math>
<math>\scriptstyle \nu_i</math> es el coeficiente estequiométrico para la sustancia <math>i</math> , <math>\scriptstyle V</math> es el volumen de reacción, y <math>\scriptstyle C_i</math> es
la concentración de la sustancia <math>i</math>.
Cuando se forman productos laterales o intermediarios de reacción, la IUPAC<ref name="IUPACrate"/> recomienda el uso de los términos '''velocidad de aparición''' y '''velocidad de desaparición''' para los productos y reactantes, respectivamente.
Las velocidades de reacción también pueden ser definidas usando una base diferente al volumen del reactor. Cuando se usa un [[catalizador]], la velocidad de reacción puede ser expresada en base al peso del catalizador (mol g<sup>−1</sup> s<sup>−1</sup>) o área de la superficie del mismo (mol m<sup>−2</sup> s<sup>−1</sup>). Si se toma como base un sitio específico de un catalizador que puede ser contado rigurosamente por un método específico, la velocidad puede ser expresada en unidades de s<sup>−1</sup>, por lo que se le denomina frecuencia de cambio, o de conversión.
==Factores que influyen la velocidad de reacción==
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