¿Qué es la Molecularidad? – Definición y ejemplos

Introducción a la Molecularidad

Si alguna vez ha intentado encontrar un amigo en una calle concurrida a la hora del almuerzo, sabe que la experiencia puede ser frustrante. Cuando finalmente te encuentres con tu amigo, es muy probable que pases al menos unos segundos charlando. Quizás incluso decidan ir a almorzar juntos.

Los átomos y las moléculas también chocan constantemente entre sí durante una reacción química. Pero, logísticamente, es más fácil que una sola molécula se deshaga que que dos moléculas chocan entre sí, al igual que es más fácil para ti dirigirte directamente a un restaurante que buscar primero a tu amigo. Aquí hay otra forma de decirlo: la velocidad a la que puede comenzar a comer depende solo de usted o de usted y su amigo.

Volvamos a nuestras moléculas chocando unas con otras e introduzcamos alguna terminología para describir las velocidades de reacción química y el número de moléculas involucradas en la reacción.

Molecularidad: definición y ejemplos

Para una reacción química simple que ocurre en un paso, la molecularidad nos dice cuántas moléculas afectan la velocidad de esa reacción.

El caso más simple: una reacción unimolecular

Si solo vas a almorzar, la velocidad a la que puedes encontrar un restaurante depende de una sola persona: tú.

De manera similar, se dice que una reacción química de un solo paso tiene una molecularidad de 1 si solo una molécula se transforma en productos. A esto lo llamamos reacción unimolecular. Un ejemplo es la descomposición de N 2 O 4 .

N 2 O 4 (g) → 2NO 2 (g)

Las reacciones como ésta se denominan de primer orden porque la velocidad de reacción es proporcional al N 2 O 4 , elevado a la primera potencia.

Cada vez más complicado: reacciones bimoleculares

¿Qué tal un ejemplo más complicado? ¿Te gusta almorzar con un amigo? Claramente, esta situación es más difícil, especialmente porque primero deben encontrar a su amigo y luego decidir el lugar juntos. Si se encuentran con su amigo, pero ambos rechazan la opción de almuerzo del otro, pueden ir por caminos separados. Pero, ¿qué pasa si te encuentras con un amigo diferente y lo convences de ir a almorzar contigo? Luego, cuando termines el almuerzo, ¡tu amigo inicial te envía un mensaje de texto para que prepares el café y el postre!

Del mismo modo, los productos químicos no siempre reaccionan cuando chocan entre sí. En muchas reacciones, se requieren varios pasos para pasar de los reactivos a los productos. Considere la descomposición de NO 2 para formar NO y O 2 .

2NO 2 (g) → 2NO (g) + O 2 (g)

Esta reacción química en realidad ocurre en dos pasos.

Paso 1:

2NO 2 (g) → NO (g) + NO 3 (g)

Paso 2:

NO 3 (g) → NO (g) + O 2 (g)

Estos dos pasos se denominan pasos elementales porque nos dicen exactamente qué sucede cuando los reactivos se transforman en productos en pasos individuales:

• En el Paso 1, dos moléculas de NO 2 deben chocar entre sí. Esta reacción se llama bimolecular. La velocidad a la que esto puede suceder depende de la concentración de ambas moléculas. Por lo tanto, decimos que la reacción tiene una molecularidad de 2. Esto es igual al orden de reacción de 2 porque estamos hablando de un solo paso elemental de la reacción química general.
• En el Paso 2, una molécula de NO 3 simplemente se descompone, por lo que la molecularidad del Paso 2 es 1. Nuevamente, dado que estamos hablando de un paso elemental, la molecularidad del Paso 2 es igual al orden de reacción para este paso.

Orden de reacción general

Si sumamos las ecuaciones químicas para los dos pasos elementales, obtenemos la reacción química general. ¿Tiene la reacción general un orden de 2 + 1 = 3? La respuesta es “no”. En este caso, el verdadero orden de reacción es en realidad 2. ¿Cómo puede ser esto?

Resulta que el orden de reacción debe determinarse experimentalmente. Para nuestro ejemplo, los químicos han medido una tasa de producción de NO y O 2 que es proporcional a la concentración de NO 2 elevada a la 2ª potencia. Este hallazgo nos lleva a creer que la reacción ocurre en múltiples pasos y que los pasos elementales que hemos discutido son consistentes con los experimentos.

No podemos simplemente agregar las molecularidades de los pasos individuales para obtener el orden de reacción general. La molecularidad es la misma que el orden de reacción solo si la reacción ocurre como un paso elemental. Este no es el caso de muchas reacciones químicas.

Resumen de la lección

La molecularidad nos dice cuántas moléculas chocan juntas en un paso elemental de una reacción química. Esto es diferente del orden de reacción , que se determina mediante un experimento. El orden de la reacción podría ser diferente de la molecularidad si la reacción química general se desarrolla en varios pasos.