Cinetica Quimica

La termodinámica nos permite saber si una reacción es espontánea o no según factores termodinámicos como entalpía, entropía y energía libre, pero no informa acerca de la rapidez con que se produce el cambio químico. La Cinética Química determinará si una reacción es lenta o rápida al estudiar los factores que determinan la velocidad y el mecanismo, es decir, la etapa o serie de etapas en las que ocurre el cambio.

Química Cinética

La Química Cinética es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general (Difusión, ciencia de superficies, catálisis). La química cinética es un estudio puramente empírico y experimental.

La velocidad de reacción corresponderá a la rapidez con que tiene lugar una reacción; durante el cambio, la concentración de los reactantes disminuirá, mientras que la concentración de los productos aumentará. La velocidad media, entonces, se medirá a través del cambio de concentración en un periodo determinado de tiempo.

Sea la siguiente reacción química irreversible:

aA + bB + ...  cC +dD + …

Donde A y B son los Reactivos y C y D son los productos de la reacción, y ‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’ son los coeficientes estequiométricos de la reacción.

Se define la velocidad de la, asumiendo que la reacción se lleva a cabo en un paso (o sea que no existen reacciones intermediarias entre reactivos y productos), del siguiente modo:

v= k[A]α[B]β

Donde A y B son concentraciones de las especies reactivas. Se habla concentraciones ya que se asume fase acuosa. En caso de gases se habla en términos de presión. ‘k’ es una constante de proporcionalidad y se designa como constante de velocidad de la reacción en cuestión.

El término de velocidad ‘V’ se puede entender pensando en 2 posibles situaciones:

Como velocidad de desaparición de reactivos o bien como velocidad de aparición de productos. Ya que ambas velocidades en magnitud son proporcionales ya que los productos son una consecuencia de la desaparición de reactivos, se puede establecer la siguiente expresión general que resume ambas posibilidades:

Se define además el orden global de la reacción como la suma de ‘a’ y ‘b’, etc. y los ordenes parciales como el término correspondiente a ‘a’ o a ‘b’ o etc. Así:

• Orden global = a + b +...

• Orden parcial respecto a A = a

• Orden parcial respecto a B = b

Si el orden global es igual a 1 se dice que la reacción es de primer orden. Si es de orden 2 se dice que es de segundo orden, etc. Pueden existir órdenes fraccionarios.

Factores que afectan a la velocidad de las reacciones

Temperatura

Por norma general, la rapidez de reacción aumenta con la temperatura porque al aumentarla incrementa la energía cinética de las moléculas. Con mayor energía cinética, las moléculas se mueven más rápido y chocan con más frecuencia y con más

...