Teoría De Las Colisiones

Teoría de las colisiones

La teoría de las colisiones es una teoría propuesta por Max Trautz[1] y William Lewis en 1916 y 1918, que explica cualitativamente cómo ocurren las reacciones químicas y porqué las velocidades de reacción difieren para diferentes reacciones.[2] Para que una reacción ocurra las partículas reaccionantes deben colisionar. Solo una cierta fracción de las colisiones totales causan un cambio químico; estas son llamadas colisiones exitosas. Las colisiones exitosas tienen energía suficiente (energía de activación) al momento del impacto para romper los enlaces existentes y formar nuevos enlaces, resultando en los productos de la reacción. El incrementar la concentración de los reactivos y aumentar la temperatura lleva a más colisiones y por tanto a más colisiones exitosas, incrementando la velocidad de la reacción.

Cuando un catalizador está involucrado en la colisión entre las moléculas reaccionantes, se requiere una menor energía para que tome lugar el cambio químico, y por lo tanto más colisiones tienen la energía suficiente para que ocurra la reacción. La velocidad de reacción por lo tanto también se incrementa.

La teoría de las colisiones está cercanamente relacionada con la cinética química.

La velocidad de reacción tiende a incrementarse con la concentración, fenómeno explicado por la teoría de las colisiones.

Factores que modifican la velocidad de las reacciones

Temperatura

Al aumentar la temperatura, también lo hace la velocidad a la que se mueven las partículas y, por tanto, aumentará el número de colisiones y la violencia de estas. El resultado es una mayor velocidad en la reacción. Se dice, de manera aproximada, que por cada 10 °C de aumento en la temperatura, la velocidad se duplica.

Esto explica por qué para evitar la putrefacción de los alimentos los metemos en la nevera o en el congelador. Por el contrario, si queremos cocinarlos, los introducimos en el horno o en una cazuela puesta al fuego.

Imagen:

Naturaleza química de los reactivos que intervienen en la reacción

Dependiendo del tipo de reactivo que intervenga, una determinada reacción tendrá una energía de activación:

• Muy alta, y entonces será muy lenta.

• Muy baja, y entonces será muy rápida.

Así, por ejemplo, si tomamos como referencia la oxidación de los metales, la oxidación del sodio es muy rápida, la de la plata es muy lenta y la velocidad de la oxidación del hierro es intermedia entre las dos anteriores.

Concentración de los reactivos

Si los reactivos están en disolución o son gases encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su concentración, más alta será la velocidad de la reacción en la que participen, ya que, al haber más partículas en el mismo espacio, aumentará el número de colisiones.

El ataque que los ácidos realizan sobre algunos metales con desprendimiento de hidrógeno es un buen ejemplo, ya que este ataque es mucho más violento cuanto mayor es la concentración del ácido.

La variación de la velocidad de reacción con los reactivos se expresa, de manera general, en la forma:

v = k [A]α [B]β

donde α y β son exponentes que no coinciden necesariamente con los coeficientes estequiométricos de la reacción general antes considerada. La constante de velocidad k, depende de la temperatura.

Catalizadores

Los catalizadores son sustancias que facilitan la reacción modificando el mecanismo por el que se desarrolla. En ningún caso el catalizador provoca la reacción química; no varía su calor de reacción.

Los catalizadores se añaden en pequeñas cantidades y son muy específicos; es decir, cada catalizador sirve para unas determinadas reacciones. El catalizador se puede recuperar al final de la reacción, puesto que no es reactivo ni participa en la reacción.

Reacción reversible

Se llama reacción reversible a la reacción química en la cual los productos de la reacción vuelven a combinarse para generar los reactivos

Reacción Reversible

Este tipo de reacción se representa con una doble flecha, donde la flecha indica el sentido de la reacción. Esta ecuación representa una reacción directa (hacia la derecha) que ocurre simultáneamente con una reacción inversa (hacia la izquierda):

Donde a, b y c, d representan el número de moles relativos de los reactivos A, B y de los productos C, D respectivamente y se los llama coeficientes estequiométricos.

Reacción irreversible

Una reacción irreversible es una reacción química que ocurre prácticamente en un solo sentido. En este tipo de reacciones la velocidad de la reacción inversa es despreciable respecto de la velocidad de la reacción directa. Y en algunas reacciones como en las de combustión prácticamente nula.

Reacción irreversible

La reacción ocurre hasta agotar al menos uno de los reactivos, que se llama «reactivo limitante».1

Puede simbolizarse con la siguiente ecuación química:2

Esta sería la ecuación de dos substancias que reaccionan entre sí para dar dos productos, a, b y c, d son los coeficientes estequiométricos, el número de moles relativos de los reactivos A, B y de los productos C, D respectivamente. La flecha indica un único sentido para la reacción.3

Constantes de Equilibrio

Un equilibrio químico es la situación en que la proporción entre las cantidades de reactivos y productos en una reacción química se mantiene constante a lo largo del tiempo. Fue estudiado por primera vez por el químico francés Claude Louis Berthollet en su libro Essai de statique chimique de 1803.

Teóricamente toda reacción química ocurre en los dos sentidos: de reactivos transformándose en productos y de productos transformándose nuevamente en reactivos. Con todo, ciertas reacciones como la de combustión, virtualmente 100% de los reactivos son convertidos en productos y no se observa lo contrario ocurrir (o por lo menos no en escala mensurable); tales reacciones son llamada como irreversibles.

Existe también una serie de reacciones en las cuales enseguida que una cierta cantidad de productos es formada, estos vuelven a dar origen a los reactivos; esas reacciones poseen el nombre de reversibles.

El concepto de equilibrio químico prácticamente se restringe a las reacciones reversibles.

Constante de Equilibrio

Las constantes de equilibrio reflejan cuantitativamente a los múltiples estados de equilibrio para cada reacción. Son una medida de la mayor o menor extensión de las reacciones químicas.

Una vez alcanzado el equilibrio, la proporción entre los reactivos y los productos no es necesariamente de 1 a 1. Esa proporción es

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