Intermedio de reacción en química: definición, propiedades y ejemplos

Un intermedio de reacción o simplemente intermedio es una molécula que se forma durante una reacción química. No es el producto final, pero suele parecerse más al producto que a los reactivos. Después de cada paso en el mecanismo de una reacción, puede formarse al menos un intermedio que conecte ese paso con el siguiente.

Los intermedios suelen existir por tiempos muy cortos porque son, en general, altamente reactivos. No obstante, conviene no confundir un intermedio con un estado de transición. El estado de transición corresponde a un punto de máxima energía a lo largo del camino de reacción y no es una especie aislable. Un intermedio, en cambio, aparece en un punto de energía local mínima (entre dos estados de transición) y, si es lo suficientemente estable, puede ser aislado o detectado experimentalmente.

Propiedades y clasificación

• Duración (vida media): algunos intermedios son extremadamente efímeros (femtosegundos a microsegundos), otros son lo bastante estables como para detectarse o aislarse (milisegundos a minutos o más).
• Reactividad: suelen ser más reactivos que los reactivos y productos por tener cargas parciales o enlaces insaturados. Su reactividad depende de la estabilización por resonancia, hiperconjugación, efectos inductivos y el entorno (solvente, temperatura).
• Tipo químico: comunes son los carbocationes (carbenios), carbaniones, radicales libres, carbenos, nitrenos, enoles, y intermedios tetraédricos, entre otros.
• Estabilización: pueden estabilizarse por resonancia (p. ej., benzil o alílico), por interacción con el disolvente (solvatación) o por formación de complejos con catalizadores.

Detección y aislamiento

• Espectroscopía rápida: técnicas como espectroscopía ultrarrápida, espectroscopía de absorción UV-Vis o espectroscopía infrarroja de tiempo resuelto permiten observar intermedios muy breves.
• Resonancia magnética nuclear (NMR) a baja temperatura: algunos intermedios que son estables a temperaturas bajas pueden detectarse o incluso aislarse.
• ESR/RS (EPR) para radicales: detecta especies con electrones desapareados.
• Trampas químicas: agregar un reactivo que reaccione rápidamente con el intermedio produce productos característicos que prueban su formación (técnica de “trapping”).
• Matrix isolation: aislamiento en matrices criogénicas (p. ej., argón sólido) para estabilizar y estudiar especies muy reactivas.

Intermedios vs estado de transición (diagrama energético)

En un diagrama de energía de reacción, un intermedio aparece como un valle (mínimo local) entre dos picos que representan los estados de transición. Para ir de un reactivo al producto la reacción puede ir por pasos secuenciales: reactivo → (estado de transición) → intermedio → (estado de transición) → producto. El hecho de que exista un intermedio implica un mecanismo en etapas; si no existe, el proceso puede ser concertado (un solo estado de transición).

Relación con la cinética y el paso determinante

El paso que incluye el estado de transición de mayor energía a lo largo de la ruta determina la velocidad global (paso determinante). Un intermedio puede acumularse si el paso siguiente es lento, lo que a veces permite su detección. En otros casos, el intermedio es tan reactivo que nunca alcanza una concentración apreciable.

Ejemplos comunes

• SN1: formación de un carbocatión intermedio. R–LG → R+ + LG–, seguido por ataque nucleofílico: R+ + Nu– → R–Nu.
• Hidrólisis de ésteres (mecanismo ácido-base): se forma un intermedio tetraédrico cuando el nucleófilo (agua u OH–) añade al carbono carbonílico antes de colapsar al producto.
• Halogenación radicalaria de alcanos: los radicales (p. ej., Cl•, Br•) son intermedios de cadena que propagan la reacción.
• Ozonólisis: se forma un molozonido que se reorganiza al denominado intermedio de Criegee (carbonyl oxide) antes de fragmentarse.
• Formación y aislamiento de enoles/enolatos: en muchas reacciones ácido/base el enol o el enolato son intermedios que pueden ser capturados o estabilizados como sales (enolatos de metal).

Importancia práctica

Comprender los intermedios es esencial para:

• Diseñar rutas sintéticas eficientes y selectivas.
• Desarrollar catalizadores que estabilicen o desvíen la formación de ciertos intermedios.
• Controlar la quimio-, regio- y estereoselectividad de reacciones.
• Interpretar y predecir la cinética y mecanismos de reacción.

Resumen

Un intermedio de reacción es una especie química que aparece entre pasos de un mecanismo. Se distingue del estado de transición porque corresponde a un mínimo de energía y puede, en ocasiones, detectarse o aislarse. Los intermedios pueden ser de muchos tipos (carbocationes, radicales, carbaniones, etc.), su estabilidad depende de factores electrónicos y del entorno, y su estudio es clave para comprender y controlar las reacciones químicas.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un intermediario de reacción?

P: ¿Un intermediario se parece más al producto o a los reactivos?

P: ¿Los intermedios permanecen mucho tiempo?

P: ¿En qué se diferencia un intermediario de un estado de transición?

P: ¿Se pueden aislar los intermedios de una reacción?

P: ¿Cuál es un ejemplo de reacción con un intermediario?

P: ¿Una reacción pasa por un estado de transición al pasar de un intermedio a un producto final?

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