FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS VELOCIDADES DE REACCIÓN

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS

EN EL VALLE DE SULA (UNAH VS)

CINETICA QUIMICA

QUIMICA GENERAL II    QI 113

(RESUMEN DEL CAPITULO 14 DEL TEXTO QUIMICA, LA CIENCIA CENTRAL

DE BROWN, LEMAY, BURSTEN Y MURPHY. 11 EDICION)

FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS

VELOCIDADES DE REACCIÓN

Antes de que analicemos los aspectos cuantitativos de la cinética química, por ejemplo, cómo se miden las velocidades, veamos los factores clave que influyen en las velocidades de las reacciones. Debido a que las reacciones involucran la ruptura y la formación de enlaces, las velocidades de las reacciones dependen de la naturaleza de los reactivos mismos. Cuatro factores nos permiten modificar las velocidades en las que ocurren reacciones específicas:

1. El estado físico de los reactivos. Los reactivos deben colisionar entre sí para reaccionar. Entre más rápido colisionen las moléculas unas con otras, más rápido reaccionan. La mayoría de las reacciones que consideramos son homogéneas, e involucran disoluciones gaseosas o líquidas. Cuando los reactivos se encuentran en fases diferentes, como cuando uno es un gas y el otro es sólido, la reacción está limitada a su área de contacto. De este modo, las reacciones que involucran sólidos tienden a proceder con más rapidez si el área superficial del sólido aumenta. Por ejemplo, un medicamento en forma de polvo fino se disolverá en el estómago y entrará al torrente sanguíneo con más rapidez que el mismo medicamento en la forma de una tableta.

1. Las concentraciones de los reactivos. La mayoría de las reacciones químicas se llevan a cabo más rápido si aumenta la concentración de uno o más de los reactivos.

Por ejemplo, la lana de acero arde con dificultad en el aire, el cual contiene 20% de O2, pero arde en una flama blanca brillante en oxígeno puro. Conforme aumenta la concentración, aumenta la frecuencia de las colisiones de las moléculas del reactivo, lo que origina velocidades mayores.

1. La temperatura a la que ocurre la reacción. Las velocidades de las reacciones    químicas aumentan conforme se incrementa la temperatura. Por esta razón refrigeramos los alimentos perecederos como la leche. Las reacciones bacterianas que originan la descomposición de la leche se llevan a cabo mucho más rápido a temperatura ambiente que cuando se encuentran a una temperatura más baja en un refrigerador. Al aumentar la temperatura, aumenta la energía cinética de las moléculas. Cuando las moléculas se mueven más rápido, colisionan con más frecuencia y también con mayor energía, lo que aumenta las velocidades de reacción. 

1. La presencia de un catalizador. Los catalizadores son sustancias que aumentan las velocidades de reacción sin ser consumidos; afectan los tipos de colisiones (el mecanismo) que dan lugar a la reacción. Los catalizadores desempeñan una función muy importante en nuestra vida. La fisiología de casi todas las especies vivas depende de las enzimas, moléculas proteicas que actúan como catalizadores que aumentan las velocidades de reacciones bioquímicas seleccionadas. En el nivel molecular, las velocidades de reacción dependen de la frecuencia de las colisiones entre las moléculas. A mayor frecuencia de las colisiones, mayor resulta la velocidad de la reacción. Sin embargo, para que una colisión dé lugar a una reacción, debe ocurrir con la suficiente energía para alargar los enlaces hasta una longitud crítica y con la orientación adecuada para que se formen nuevos enlaces en las posiciones adecuadas. A lo largo de este capítulo consideraremos estos factores.

VELOCIDADES DE REACCIÓN

La velocidad de un evento se define como el cambio que ocurre en un intervalo dado de tiempo: siempre que hablamos de velocidad, ésta necesariamente conlleva la noción de tiempo. Por ejemplo, la velocidad de un automóvil se expresa como el cambio en la posición del automóvil en un cierto periodo de tiempo. La unidades de esta velocidad por lo general son millas por hora (mi/h) o kilómetros por hora (km/h), es decir, la cantidad que cambia (posición, medida en millas o kilómetros) dividida entre un intervalo de tiempo (horas).

De forma similar, la rapidez de una reacción química, es decir la velocidad de reacción, es el cambio en la concentración de los reactivos o productos por unidad de tiempo. Así, las unidades de la velocidad de reacción por lo general son molaridad por segundo (M/s); es decir, el cambio de concentración (medida en molaridad) dividida entre un intervalo de tiempo (segundos).

Consideremos una reacción hipotética sencilla A      B ilustrada en la figura. Cada esfera roja representa 0.01 mol de A, cada esfera azul representa 0.01 mol de B y el recipiente tiene un volumen de 1.00 L. Al inicio de la reacción hay 1.00 mol de A, por lo que la concentración es 1.00 mol/L = 1.00 M. Después de 20 s, la concentración de A ha disminuido a 0.54 M, mientras que la concentración de B ha aumentado a 0.46 M. La suma de las concentraciones aún es 1.00 M, ya que se produce 1 mol de B por cada mol[pic 1]

[pic 2]

Figura 1. Avance de una reacción hipotética  A              B. Cada esfera roja representa 0.01 mol de A, cada esfera azul representa 0.01 mol de B y el recipiente tiene un volumen de 1.00 L. (a) Al tiempo cero el recipiente contiene 1.00 mol de A (100 esferas rojas) y 0 mol de B (no hay esferas azules). (b) Después de 20 s el recipiente contiene 0.54 mol de A y 0.46 mol de B. (c) Después de 40 s el recipiente contiene 0.30 mol de A y 0.70 mol de B.[pic 3]

de A que reacciona. Después de 40 s la concentración de A es 0.30 M y la de B es 0.70 M. La velocidad de esta reacción puede expresarse como la velocidad de desaparición el reactivo A, o como la velocidad de aparición del producto B. La velocidad promedio de aparición de B en un intervalo de tiempo específico está dada por el cambio en la concentración de B dividido entre el cambio en el tiempo:

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