Introducción a las reacciones de n-ésimo orden y autocatálisis

4. Reacción de autocatálisis

Una reacción de autocatálisis, que pertenece a las reacciones de autoaceleración, es un tipo de reacción en la que la velocidad de reacción aumentará con la generación de producto. La ecuación general para ello es la ecuación de Prout-Tompkins ampliada (Bna):

Aquí 1-α corresponde a la cantidad relativa de reactivo, α corresponde a la cantidad relativa de producto, y la velocidad de reacción es la función de ambas. Esta última disminuirá con el consumo de reactivo y aumentará con la generación de producto. Algunos ejemplos en química son

• curado
• reaccionesde reticulación
• reacciones defermentación
• reacciones depolimerización
• reacciones en cadena, etc.

El modelo de autocatálisis más simple es la ecuación de Prout-Tompkins (B1):

fα=(1-α)∙α

Es una simplificación de Bna (n=1, m=1), y puede utilizarse para describir la siguiente reacción

A + B -> 2B

La Fig.3 presenta la concentración del reactivo A y del producto B para la reacción isotérmica autocatalítica:

Aquí la velocidad de reacción sigue disminuyendo con el consumo de A. Pero una vez que se genera B, desempeña otro papel como reactivo que impulsará el progreso de la reacción. Ambas curvas son sigmoidales, y la forma sigmoidal para el Grado de conversiónEl grado de conversión α en cinética química es el parámetro adimensional dependiente del tiempo de un proceso cinético como la reacción química o la cristalización, que muestra qué parte del mismo ya ha finalizado.grado de conversión para la medición isotérmica es la evidencia de la reacción con autoaceleración.

En la etapa inicial de la reacción, cuando la concentración de B es muy baja, la velocidad de reacción es baja; en la etapa final, cuando la concentración de A ya es muy baja, la velocidad de reacción también es baja. El máximo de la velocidad de reacción aparecerá en la fase en la que las concentraciones de A y B sean suficientes, es decir, en la fase intermedia de la reacción. Esta regla puede verificarse mediante el trazado de la ecuación B1, que se muestra en la Fig.4.