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.
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