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Estados de transición y catálisis — apuntes de clase
Fuente: Foto de pizarra de química · CHEM 201 · 23 etiquetas detectadas
Contexto
Pizarra- Clase: CHEM 201 · Prof. Lin · Mar 14:15 · 14/03.
- Tema: Estados de transición y catálisis (cap. 8).
- Examen: habitualmente dos preguntas de parcial salen de este material.
Mecanismo SN2
Pizarra- Reacción: A + B → AB‡ → C — concertada, una sola etapa.
- Estado de transición: AB‡ es un punto de silla con formación y ruptura de enlace simultáneas.
- Estereoquímica: el ataque por la cara opuesta provoca inversión de Walden en el carbono.
- Ley de velocidad: rate = k[A][B] — segundo orden, depende de sustrato y nucleófilo.
Mecanismo SN1
Pizarra- Dos etapas: R₃C—Br se ioniza a carbocatión, luego ataca el nucleófilo.
- Intermedio: el carbocatión es un mínimo local — distinto del estado de transición.
- Ley de velocidad: rate = k[A] — primer orden, solo depende del sustrato.
- Estereoquímica: el carbocatión plano es atacado por ambas caras → racemización.
Diagrama de energía
Pizarra- Ejes: x = coordenada de reacción, y = energía libre G.
- ΔG°: cambio estándar de energía libre (productos − reactivos).
- ΔG‡: energía libre de activación: altura de la barrera al TS.
- Vía catalizada: curva inferior punteada — mismos productos y ΔG°, pero ΔG‡ menor.
Energía de activación y velocidad
Pizarra- E_a: barrera que los reactivos deben superar para llegar al TS.
- Etapa determinante: en un mecanismo de varias etapas, la de mayor E_a marca la velocidad.
- Efecto de la temperatura: subir T desplaza la distribución de Boltzmann → más moléculas ≥ E_a → más rápido.
- Regla del catalizador: baja ΔG‡ por vía alternativa. No cambia ΔG, K_eq ni la distribución de productos.
Eyring vs Arrhenius
Pizarra- Eyring: k = (k_BT/h)·e^(−ΔG‡/RT) — forma termodinámica con energía libre.
- Arrhenius: k = A·e^(−E_a/RT) — empírica, A = factor preexponencial.
- Entropía de activación: Eyring expone ΔS‡ explícitamente; Arrhenius no.
Definiciones clave
Pizarra- Intermedio ≠ TS: intermedio = mínimo local con vida medible. TS = punto de silla sin vida.
- Postulado de Hammond: el TS se parece estructuralmente a la especie a la que está energéticamente más cerca.
- Catalizador: cambia mecanismo pero deja igual K_eq y ΔG.
Problema 8.3
Pizarra- Tarea 1: predecir ΔG‡ por cada paso de un mecanismo multietapa.
- Tarea 2: identificar la etapa determinante (mayor ΔG‡).
- Paso 1 resuelto: ΔG‡_1 ≈ 18 kcal/mol — la marca que la vía catalizada debe rebajar.
