Pregunta: Ejemplo 2-1. Investigación del mecanismo de reacciónSe ha estudiado cinéticamente la reacción irreversible2A+B=A2By se encontró que la velocidad de formación del producto se ajusta a la ecuación cinética siguiente:rA2B=0,72CA2CB1+2CA=0,72[(A)]2[(B)]1+2[(A)]¿Qué mecanismo de reacción se sugiere para esta expresión cinética, si la naturaleza química de la

Ejemplo $2-1.$ Investigaci$ó$n del mecanismo de reacci$ó$n

Se ha estudiado cin$é$ticamente la reacci$ó$n irreversible

$2A+B=A_{2}B$

y se encontr$ó$ que la velocidad de formaci$ó$n del producto se ajusta a la ecuaci$ó$n cin$é$tica siguiente:

$r_{A_{2}B}=\frac{0,72C_A^2{C}_B}{1+2C_A}=\frac{0,72[(A){]}^2[(B)]}{1+2[(A)]}$

$¿$Qu$é$ mecanismo de reacci$ó$n se sugiere para esta expresi$ó$n cin$é$tica$,$ si la naturaleza qu$í$mica de la reacci$ó$n indica que el producto intermedio es una asociaci$ó$n de mol$é$culas reactantes, y que no tiene lugar reacci$ó$n en cadena?

Soluci$ó$n$.$ Si fuera una reacci$ó$n elemental, la velocidad vendria dada por:

$r_{A_{2}B}=k{C}_A^2{C}_B=k[A{]}^2[B]$

Como las ecs. $(2-11)$ y $(2-12)$ no son del mismo tipo, es evidente que se trata de una reacci$ó$n no elemental. En consecuencia, ensayemos varios mecanismos y veamos cu$á$l da una expresi$ó$n de la velocidad similar a la determinada experimentalmente. Comencemos por modelos simples de dos etapas, y si no resultan satisfactorios, consideremos modelos m$á$s complicados de tres, cuatro, o cinco etapas.

Modelo $1.$ Supongamos un esquema reversible de dos etapas en el que se admita la formaci$ó$n de una sustancia intermedia $A_2^{**},$ cuya presencia no puede observarse realmente, y por consiguiente consideremos que est$á$ presente s$ó$lo en cantidades' muy peque$ñ$as$.$ De este modo tenemos:

$2A{\rightleftarrows }_{k_2}^{k_1}{A}_2^{**}$

$A_2^{**}+B{\rightleftarrows }_{k_4}^{k_3}{A}_{2}B$

que realmente implica cuatro reacciones elementales:

$2A\to k_1{A}_2^{**}$

$A_2^{**}\to k_{2}2A$

$A_2^{**}+B\to k_3{A}_{2}B$

$A_{2}B\to k_4{A}_2^{**}+B$