12. Vida media de un reactivo| ⏩ Cinética química | Joseleg

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La vida media de una reacción, es el tiempo requerido para que la concentración de un reactivo alcance la mitad de su valor inicial. La vida media es una forma conveniente de describir qué tan rápido ocurre una reacción, especialmente si se trata de un proceso de primer orden. Una reacción rápida tiene una vida media corta. Las vidas medias para las reacciones de cero, primer y segundo orden fueron determinadas en las secciones anteriores y corresponden a:

De lo anterior, vemos que el tiempo de vida media para una ley de tasa de primer orden no depende de la concentración inicial de ningún reactivo, mientras que para las otras dos ordenes de reacción sí. En consecuencia, la vida media permanece constante durante toda la reacción de primer orden. Si, por ejemplo, la concentración de un reactivo es 0.120 M en algún momento de la reacción, será 0.060 M después de una vida media. Después de que pase una vida media más, la concentración caerá a 0.030 M, y así sucesivamente.

La ecuación vida media de una reacción de primer orden también indica que podemos calcular t_1/2 si sabemos k y calcular k si sabemos t_1/2. Adicionalmente podemos saber que k es constante si calculamos diferentes segmentos de la curva con diferentes valores de concentración.

Figura 12‑1. Los datos cinéticos para la reordenación de metil isonitrilo a acetonitrilo a 199 °C, que muestran la vida media de la reacción. Observe que no se tomaron datos durante toda la descomposición, sino solo algunos segmentos de la curva, pero como se predice analíticamente, será irrelevante dado que la constante permanece constante sin importar la concentración inicial.

El cambio en la concentración a lo largo del tiempo para el reordenamiento de primer orden del metil isonitrilo gaseoso a 199 ° C se representa gráficamente en la Figura 12‑1. Debido a que la concentración de este gas es directamente proporcional a su presión durante la reacción, hemos elegido graficar la presión en lugar de la concentración en este gráfico. La primera vida media ocurre a 13600 s (3.78 h). En un momento 13600 s más tarde, la presión de metil isonitrilo (y, por lo tanto, la concentración) ha disminuido a la mitad de la mitad, o un cuarto, del valor inicial. En una reacción de primer orden, la concentración del reactivo disminuye a la mitad en cada una de una serie de intervalos de tiempo regularmente espaciados, cada intervalo igual a t_media.

Etilbromuro en la atmósfera

Los compuestos conocidos como clorofluorocarbonos (CFC) son agentes bien conocidos responsables de la destrucción de la capa protectora de ozono de la Tierra. Otra molécula simple que tiene el potencial de destruir la capa de ozono estratosférico es el bromuro de metilo, CH₃Br (Figura 12‑2). Debido a que esta sustancia tiene una amplia gama de usos, incluido el tratamiento antimicótico de semillas de plantas, se ha producido en grandes cantidades en el pasado (alrededor de 150 millones de libras por año en todo el mundo en 1997, en el apogeo de su producción). En la estratosfera, el enlace C - Br se rompe a través de la absorción de radiación de longitud de onda corta. Los átomos de Br resultantes catalizan la descomposición de O₃.

Figura 12‑2. Distribución y destino del metilbromuro en la atmósfera de la Tierra.

El bromuro de metilo se elimina de la atmósfera inferior mediante una variedad de mecanismos, incluida una reacción lenta con el agua del océano:

Para determinar la importancia potencial del CH₃Br en la destrucción de la capa de ozono, es importante saber qué tan rápido la reacción en la Ecuación 12.3 y todas las demás reacciones eliminan el CH₃Br de la atmósfera inferior antes de que pueda difundirse en la estratosfera.

La vida útil promedio de CH₃Br en la atmósfera inferior de la Tierra es difícil de medir porque las condiciones que existen en la atmósfera son demasiado complejas para ser simuladas en el laboratorio. En cambio, los científicos analizaron casi 4000 muestras atmosféricas recolectadas sobre el Océano Pacífico en busca de varias sustancias orgánicas traza, incluido el bromuro de metilo. A partir de estas mediciones, fue posible estimar el tiempo de residencia atmosférica para CH₃Br.

El tiempo de residencia atmosférica está relacionado con la vida media de CH₃Br en la atmósfera inferior, suponiendo que el CH₃Br se descompone mediante un proceso de primer orden. A partir de los datos experimentales, se estima que la vida media del bromuro de metilo en la atmósfera inferior es de 0.8-0.1 años. Es decir, una colección de moléculas de CH₃Br presentes en cualquier momento dado, en promedio, se descompondrá al 50% después de 0.8 años, el 75% se descompondrá después de 1.6 años, y así sucesivamente. Una vida media de 0.8 años, aunque relativamente corta, es lo suficientemente larga como para que CH₃Br contribuya significativamente a la destrucción de la capa de ozono.

En 1997 se llegó a un acuerdo internacional para eliminar el uso de bromuro de metilo en los países desarrollados en 2005. Sin embargo, en los últimos años se han solicitado y otorgado exenciones para usos agrícolas críticos. Sin embargo, la producción mundial autorizada se redujo a 26 millones de libras en 2012, tres cuartos de los cuales se utilizan en los Estados Unidos.

Datación radiológica y antigüedad de la Tierra

Puede consultar este enlace: https://biologiadejoseleg.blogspot.com/2021/09/geologia-datacion-absoluta.html.