La Cinetica

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

Se define la velocidad de reacción como la variación de concentración de reactivo o producto por unidad de tiempo.

Para una reacción genérica expresada por:

aA + bB → cD + dD

definimos la velocidad de reacción como:

Factores que afectan la velocidad de reacción

Efecto de la temperatura

La velocidad de todas las reacciones químicas aumenta al elevar la temperatura.

Este efecto puede explicarse a partir de la teoría de colisiones, dado que al aumentar la temperatura aumenta la energía cinética media de las moléculas y con ello el número de choques.

El aumento de la energía cinética de las moléculas conlleva además un mayor número de moléculas que, en el choque, superan la barrera energética que supone la energía de activación, con lo que aumenta considerablemente la velocidad de reacción.

Efecto de la concentración y la presión

De acuerdo con la teoría de colisiones, para que se produzca una reacción química tienen que chocar entre sí las moléculas reaccionantes. El número de choques será proporcional a la concentración de cada uno de los reactivos. Este hecho viene recogido en la expresión de la ecuación de velocidad, ya que ésta es proporcional a las concentraciones elevadas a su orden de reacción.

En reacciones entre gases, la velocidad de reacción depende de la presión a que se ven sometidos los reactivos y puede deducirse experimentalmente que al aumentar la presión parcial de los gases aumenta la velocidad de reacción. La presión es proporcional al número de moléculas, por lo que si aumentamos la presión aumentaremos los choques entre las moléculas y con ello la velocidad de reacción.

Efecto de la superficie de contacto

En las reacciones heterogéneas, donde los reactivos están en diferentes fases, la reacción se produce en la superficie de contacto. En estos casos la velocidad de reacción dependerá del área de dicha superficie.

En el caso de un reactivo sólido, la velocidad aumentará cuanto mayor sea el grado de división. Así las reacciones pueden ser muy rápidas si los reactivos sólidos están finamente divididos.

Efecto de la naturaleza de las sustancias

Si se compara la velocidad de varias reacciones de diferente naturaleza se observa como ésta influye en la velocidad de reacción. Así las reacciones de transferencia de electrones (redox) suelen ser rápidas ya que solo implica un intercambio de electrones, sin la ruptura de enlaces.

Ejemplo: Fe2+ + Cu2+ → Fe3+ + Cu+

Las reacciones que requieren ruptura y formación de enlaces son, en general más lentas.

Ejemplo: 2 NO(g) + O2 (g) → 2 NO2 (g)

Por otra parte, puesto que para que tenga lugar la reación química es condición necesaria que se produzca el choque de las moléculas, todos los factores que favorecen la movilidad de las moléculas aumentan la velocidad de reacción.

Así, las reacciones con reactivos sólidos transcurren lentamente pero si están disueltas o en estado gaseoso la reacción es más rápida.

Teoría de colisiones

En una reacción química se rompen enlaces de las moléculas de reactivos y se forman nuevos enlaces, dando lugar a las moléculas de los productos. Este proceso implica que las moléculas reaccionantes entren en contacto, es decir, choquen. Esta idea constituye la base de las distintas teorías de las reacciones químicas.

La teoría de colisiones fue enunciada por Lewis en 1918.

Según esta teoría para que las moléculas de dos reactivos reaccionen se debe producir un choque entre ellas. Ahora bien, dos moléculas pueden chocar entre si y no dar lugar a reacción alguna. Para que esto ocurra , el choque se eficaz, debe cumplirse además:

Que las moléculas posean suficiente energía cinética, para que al chocar puedan romperse algunos enlaces.

Las moléculas que cumplen esta condición se dice que están activadas y la energía mínima requerida se denomina energía de activación.

Que el choque se verifique en una orientación adecuada, para que sea eficaz.

Las condiciones más propicias para que una reacción sea rápida es que se verifique entre

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