CINETICA QUIMICA

INTRODUCCIÓN

Para que una reacción química tenga lugar no sólo es necesario que esté favorecida termodinámicamente, sino que además, es necesario que se de a una velocidad suficiente.

La combustión del fósforo de una cerilla es un fenómeno rápido, pero el fósforo permanece en contacto con el oxígeno del aire sin alterarse, a menos que el calor del roce inicie el proceso.

En algunos casos interesa acelerar las reacciones químicas, como en los procesos industriales de fabricación de productos.

En otras ocasiones interesa retardar los procesos, como en la conservación de alimentos.

La cinética química estudia la velocidad a la que ocurren las reacciones químicas, los factores que la determinan, las leyes y teorías que la determinan.

En este tema estudiaremos la velocidad en la que ocurren las reacciones, los factores que modifican dicha velocidad y las teorías que permiten explicar dichos factores. Veremos los distintos tipos de catalizadores y su mecanismo de actuación, así como algunas de sus aplicaciones industriales.

CINETICA QUIMICA:

Este campo estudia la velocidad de reacción de los procesos químicos en función de la concentración de las especies que reaccionan, de los productos de reacción, de los catalizadores e inhibidores, de los diferentes medios disolventes, de la temperatura, y de todas las demás variables que pueden afectar a la velocidad de una reacción.

Cuando algunas sustancias reaccionan lo hacen en forma lenta, por ejemplo el hierro en presencia de aire; otras reaccionan rápidamente,como por ejemplo el sodio también en presencia de aire; y hay sustancias como el papel en presencia de aire que no reaccionarían jamas sin el auxilio del fuego, pero una vez comenzada la reacción ésta se desarrolla rápidamente.

Entonces, tanto para que una reacción ocurra, como para modificar su velocidad, se deberán tener en cuenta varios factores.

EXPLICAR LA TEORÍA CINETICA MOLECULAR:

La Teoría Cinético-Molecular Y La Teoría De Dalton

La Teoría Cinético-Molecular (T.C.M.) explica los cambios físicos suponiendo que las moléculas se mueven más o menos rápidamente y se acercan o se alejan unas de otras; pero estas moléculas no cambian, ya que las sustancias siguen siendo las mismas.

Por ejemplo: son cambios físicos los ocurridos en el azúcar cuando se disuelve en agua, o en el estaño al fundirse, el agua al hervir etc.

En las reacciones químicas las sustancias sí cambian; hay sustancias que desaparecen y otras nuevas que aparecen. Por lo tanto también cambian las moléculas. La T.C.M. se debe ampliar y modificar para que se puedan explicar los cambios químicos y una nueva teoría debe dar explicación a otros hechos que hemos observado:

• ¿Cómo es posible que de una sustancia como el agua aparezcan dos sustancias tan diferentes como el hidrógeno y el oxígeno?

• ¿Cómo es posible qué del óxido de mercurio obtengamos dos sustancias como el oxígeno y el mercurio?

• ¿Qué clase de cambios se producen en las moléculas de las sustancias cuando desaparecen y se forman nuevas sustancias?

• La Teoría Atómica de Dalton (enunciada a principios del siglo XIX) puede explicar qué cambios ocurren a las moléculas cuando unas sustancias desaparecen, y aparecen en su lugar otras distintas. Esta teoría supone que:

• Las moléculas de las sustancias están formadas, a su vez, por otras partículas más pequeñas llamadas átomos.

• Los elementos son sustancias formadas por un sólo tipo de átomos. Existen 92 diferentes en la naturaleza como se muestra en el Sistema Periódico. Los átomos de un elemento son iguales entre sí, pero distintos de los otros elementos.

• Los átomos no se crean ni se destruyen, no se alteran en la reacción química.

• Los compuestos están formados por, al menos, dos clases de átomos diferentes.

Los elementos se representan abreviadamente por un símbolo que consiste en una o dos letras, que tienen relación, con el nombre de ese elemento en lengua latina o griega.

Según la teoría atómico-molecular, una reacción química consiste en la ruptura de las moléculas de las sustancias iniciales, llamadas reactivos uniéndose los átomos de otra manera por lo que se crean nuevas moléculas que corresponden a las sustancias que aparecen al final: productos. La T.C.M. interpreta las reacciones químicas suponiendo que las moléculas se rompen cuando chocan entre sí, pero no siempre se produce su ruptura y la correspondiente recombinación de átomos. Para que ello suceda es necesario que el choque sea lo suficientemente fuerte. Además, según la teoría, también influye la clase de moléculas que chocan, muchas veces a temperatura ambiente se producen modificaciones, por ejemplo el cinc reacciona con ácido clorhídrico, otras veces es necesario aumentar la temperatura para que se forme un compuesto determinado, por ejemplo la síntesis del agua a partir de hidrógeno y oxígeno, y otras muchas ocasiones en que las moléculas no cambian aunque tengan mucha energía y choquen adecuadamente.

Lo que llamamos elemento es una clase de átomo que se representa mediante un símbolo químico. La distribución de átomos iguales da lugar a las moléculas que forman parte de las sustancias simples (hierro Fe, oxígeno O2, ozono O3).

Lo que llamamos compuesto son sustancias formadas por moléculas con más de un tipo de átomos diferentes. Para llamarlos se utilizan nombres que hacen referencia a los distintos átomos que forman la molécula. Las fórmulas representan el número de átomos de cada clase que hay en las moléculas de las sustancias: agua H2O (2 átomos de H y 1 átomo de O); sal Na Cl (1 átomo de Na y 1 átomo de Cl).

LA TEORIA DE LA CINETICA MOLECULAR.

Las propiedades de los estados pueden entenderse a nivel molecular.

Para explicar por que existen los diferentes estados de agregacion de la materia se utiliza la denominada teoria cinetico molecular, que esta basada en los siguientes supuestos:

• La materia esta formada por moleculas que estan en movimiento continuo.

• Entre las moleculas hay fuerzas de atraccion que las aproximan, denominadas fuerzas de cohesion.

• Cuanto mayor es la fuerza de cohesion, las moleculas estan mas proximas entre si y, en consecuencia, su movimiento es menor.

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