CINÉTICA QUÍMICA

VELOCIDAD DE REACCIÓN

Es el área de estudio que se ocupa de la velocidad de reacción y de los factores que determinan esa velocidad, recibe el nombre de cinética química. La palabra "cinética" nos sugiere movimiento la idea de que las partículas de reactantes se mueven y chocan entre sí, siendo capaces de rompe enlaces y así dar curso a la reacción química.

Las reacciones necesitan de una cantidad mínima de energía para iniciarse, llamada energía de activación. Por ejemplo, un fósforo no se enciende hasta frotarlo y el carbón no arde hasta que le aplicamos un fósforo encendido. El calor liberado por el fósforo inicia la reacción entre el oxígeno del aire y el carbón. Como resultado de la reacción se desprende energía que se usa para continuar el proceso de combustión del carbón.

TEORÍA DE LAS COLISIONES

Para que ocurra una reacción química , los átomos que conforman las moléculas , deben chocar entre si con la orientación correcta y la energía suficiente para romper enlaces

Aplicando la teoría de las colisiones, la velocidad de reacción depende de la frecuencia de los choques entre las partículas de los reactantes. Por lo tanto, cuando la concentración se incrementa, y al haber más choques, una mayor cantidad de ellos serán efectivos, es decir, aumentará la velocidad de reacción y, por lo tanto, el proceso ocurrirá en menos tiempo.

Aún cuando los choques sean efectivos, no todas las reacciones se producen con la misma velocidad. Algunas ocurren en forma inmediata y otras demoran mucho tiempo en producirse

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN:

Es la mínima cantidad de energía para que una reacción ocurra, sólo si esta se alcanza, la reacción procede.

Todo cambio (factor) que provocamos sobre la reacción y que favorece el que los reactantes alcancen la energía de activación, afectará la velocidad de dicha reacción.

Si la colisión entre las partículas de reactante, con la orientación adecuada, posee una energía mayor que la energía de activación la reacción puede llevarse a cabo. Si su energía es menor que la de activación, las partículas chocarán pero no sufrirán ningún cambio.

Los factores que afectan la velocidad de reacción son: la concentración de los reactantes, la temperatura a la que ocurre la reacción, el estado de división de los reactantes, la presión en sistemas gaseosos y la presencia de catalizadores. Alterando uno o varios de estos factores es posible o, conseguir que la reacción se detenga, o por el contrario que se desarrolle con una mayor rapidez.

1.- Factor concentración. Es fácil comprender que mientras mayor sea el número de partículas de reactantes (concentración), mayor será el número de colisiones y, por e lo tanto, mayor será la velocidad de reacción. Es decir, el proceso ocurrirá en menos tiempo.

Por ejemplo :Al abanicar el fuego estamos aumentando la concentración de oxígeno en el lugar de la combustión y, por lo tanto, aumenta la velocidad de reacción (de combustión) y el fuego se aviva más.

2.- Factor temperatura: Al aumentar la temperatura de una sustancia, aumenta su agitación térmica; esto es, se incrementa la energía cinética media de sus partículas. Por lo tanto, será mayor ,el número de partículas que chocan y que tienen la energía su-ficiente como para que la colisión sea efectiva. En consecuencia, al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de reacción, ya que las colisiones entre las partículas serán más frecuentes y más eficaces.

Se ha observado experimentalmente que la velocidad en las reacciones químicas aumenta con la temperatura: por cada 10°C de aumento de temperatura, se duplica la velocidad. Es decir ,la medida en que la temperatura es mayor ,las reacciones se aceleran.

3.- Factor estado de división. La velocidad de reacción será tanto mayor cuanto más divididos se encuentren los reactantes, en el caso de reactivos sólidos. Según la teoría de las colisiones, una mayor superficie de contacto, como la que tiene un sólido finamente dividido, posibilita que haya más partículas que puedan colisionar y por lo tanto la reacción ocurre en menor intervalo de tiempo.

Agitación

La agitación es una variante del punto anterior, lo que se logra agitando las sustancias reaccionantes, es mezclar íntimamente los reactivo aumentando la superficie de contacto entre ellos.

Factor presión. En el caso de que los reactantes sean gases, si se disminuye el volumen o se aumenta la presión del recipiente que contiene las sustancias reaccionantes, las partículas "están obligadas" a estar más cerca unas de otras, por lo que chocarán más, aumentando la velocidad de reacción.

En la figura anterior se observa, que aumentando la presión las moléculas de las sustancias reaccionantes se aproximan entre sí, acrecentando la posibilidad de choque entre sus moléculas, y por consiguiente se acelera la reacción.

Factor catalizador. Algunas reacciones ocurren muy lentamente. La velocidad de tales reacciones puede incrementarse gracias a la adición de catalizadores, unas sustancias que no son, ni los reactantes, ni los productos.

Un catalizador es una sustancia que, aun en cantidades muy pequeñas, tiene la propiedad de acelerar una reacción, actuando activamente en el proceso pero, sin consumirse en ella.

La acción de un catalizador se limita a bajar la barrera de la energía de activación de las partículas reaccionantes. Al necesitar menor energía de activación, por la presencia de un catalizador, un mayor número de partículas alcanza la energía suficiente para chocar eficazmente romper sus enlaces y así formar productos.

Las enzimas son un ejemplo de catalizadores biológicos. Producidas por los organismos vivos, aceleran las reacciones que serían muy lentas a la temperatura del cuerpo.