Mecanismo de reacción

Química

Conceptos clave

El mecanismo de reacción es la secuencia de pasos elementales que detalla el camino microscópico real; la suma de todos los pasos reproduce la ecuación global balanceada.
La molecularidad de un paso es el número de especies que participan en ese evento: unimolecular (1), bimolecular (2), termolecular (3, muy raro).
El paso determinante de la velocidad es el paso más lento; actúa como cuello de botella y fija la velocidad global.
Intermediario y catalizador no aparecen en la ecuación global, pero se diferencian por el orden en que intervienen en el mecanismo.

Intermediario: se forma como producto en un paso y se consume como reactivo en un paso posterior. Aparece primero en el lado derecho, luego en el izquierdo.
Catalizador: entra como reactivo en un paso y se regenera como producto en un paso posterior. Aparece primero en el lado izquierdo, luego en el derecho (sale intacto).
Regla rápida: si una especie aparece primero como producto → intermediario; si aparece primero como reactivo y luego reaparece → catalizador.

Escribir los pasos uno debajo del otro y sumar.
Cancelar toda especie que aparezca a ambos lados (intermediarios y catalizadores).
Lo que queda debe ser exactamente la ecuación global balanceada.

Mecanismo para $\text{H}_2\text{O}_2 + \text{I}^- \rightarrow \cdots$ $H_{2} O_{2} + I^{-} \to \dots$ :
- Paso 1 (lento): $\text{H}_2\text{O}_2 + \text{I}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{IO}^-$
- Paso 2 (rápido): $\text{H}_2\text{O}_2 + \text{IO}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 + \text{I}^-$
Suma y cancela $\text{I}^-$ e $\text{IO}^-$ : queda $2\,\text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$ ✓
Catalizador: $\text{I}^-$ (entra en paso 1, reaparece en paso 2).
Intermediario: $\text{IO}^-$ (se forma en paso 1, se consume en paso 2).
Paso determinante: paso 1 (el más lento).
Molecularidad del paso 1: bimolecular (dos especies: $\text{H}_2\text{O}_2$ y $\text{I}^-$ ).

Error frecuente: llamar "catalizador" al intermediario — observar el orden de aparición en el mecanismo para distinguirlos.
Error frecuente: elegir el paso determinante por "produce más producto" en vez de por ser el más lento.
Al identificar intermediarios, verificar que no aparecen en la ecuación global.
Un catalizador ofrece ruta alternativa con menor $E_a$ ; no cambia $\Delta H$ ni la ecuación global.

Conceptos clave

El mecanismo de reacción es la secuencia de pasos elementales que detalla el camino microscópico real; la suma de todos los pasos reproduce la ecuación global balanceada.
La molecularidad de un paso es el número de especies que participan en ese evento: unimolecular (1), bimolecular (2), termolecular (3, muy raro).
El paso determinante de la velocidad es el paso más lento; actúa como cuello de botella y fija la velocidad global.
Intermediario y catalizador no aparecen en la ecuación global, pero se diferencian por el orden en que intervienen en el mecanismo.

Intermediario vs catalizador

Intermediario: se forma como producto en un paso y se consume como reactivo en un paso posterior. Aparece primero en el lado derecho, luego en el izquierdo.
Catalizador: entra como reactivo en un paso y se regenera como producto en un paso posterior. Aparece primero en el lado izquierdo, luego en el derecho (sale intacto).
Regla rápida: si una especie aparece primero como producto → intermediario; si aparece primero como reactivo y luego reaparece → catalizador.

Ejemplo resuelto

Mecanismo para $\text{H}_2\text{O}_2 + \text{I}^- \rightarrow \cdots$ $H_{2} O_{2} + I^{-} \to \dots$ :
- Paso 1 (lento): $\text{H}_2\text{O}_2 + \text{I}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{IO}^-$
- Paso 2 (rápido): $\text{H}_2\text{O}_2 + \text{IO}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 + \text{I}^-$
Suma y cancela $\text{I}^-$ e $\text{IO}^-$ : queda $2\,\text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$ ✓
Catalizador: $\text{I}^-$ (entra en paso 1, reaparece en paso 2).
Intermediario: $\text{IO}^-$ (se forma en paso 1, se consume en paso 2).
Paso determinante: paso 1 (el más lento).
Molecularidad del paso 1: bimolecular (dos especies: $\text{H}_2\text{O}_2$ y $\text{I}^-$ ).

En el examen IB

Error frecuente: llamar "catalizador" al intermediario — observar el orden de aparición en el mecanismo para distinguirlos.
Error frecuente: elegir el paso determinante por "produce más producto" en vez de por ser el más lento.
Al identificar intermediarios, verificar que no aparecen en la ecuación global.
Un catalizador ofrece ruta alternativa con menor $E_a$ ; no cambia $\Delta H$ ni la ecuación global.