Velocidad de Reacción

La velocidad de reacción se define como el tiempo que tarda en desaparecer los reactivos o la velocidad con que aparecen los productos.

Ecuación de la Velocidad

La ecuación de la velocidad relaciona la velocidad con que transcurre un proceso y las concentraciones de los reactivos.

La constante de velocidad (k) depende de cada reacción en particular y de la temperatura a la que se produce.

Orden de una Reacción

El orden de una reacción es la suma de los exponentes a los que están elevadas las concentraciones en la ecuación de velocidad.

Mecanismos de Reacción

Cuando los órdenes de reacción no coinciden con los valores estequiométricos, se debe a que la reacción transcurre mediante una serie de etapas elementales llamadas semidireccionales. Llamamos mecanismo de reacción al conjunto de etapas elementales que sumadas nos dan la ecuación global. No todas las etapas elementales suceden a la misma velocidad, de modo que es la etapa más lenta la que condiciona la velocidad global, a esta etapa se le llama etapa dominante de la velocidad y la ecuación de velocidad obedece a esta etapa.

Llamamos molecularidad al número de moléculas, átomos o iones que intervienen en cada reacción elemental. En este caso, la molecularidad sí que coincide con los coeficientes estequiométricos de la etapa. Si la reacción tiene lugar en una sola etapa, lógicamente la molecularidad y el orden son una misma cosa y son a su vez los valores estequiométricos.

Teorías acerca de las Reacciones Químicas

1. Teoría de las Colisiones

En esta teoría se supone que para que una reacción química tenga lugar, las partículas de los reactivos deben chocar. Sin embargo, para que el choque dé lugar a una reacción química, deben cumplirse dos condiciones:

• Que la energía de los reactivos sea suficiente para romper los enlaces en las partículas de reactivo. Cada reacción química necesita una determinada cantidad de energía para producirse, a esta energía la vamos a llamar energía de activación.
• Que las partículas de reactivo choquen en la dirección adecuada.

2. Teoría del Complejo Activado

Esta teoría mantiene todos los requisitos de la teoría de colisiones, pero añade que la reacción se lleva a cabo a través de un estado intermedio, denominado complejo activado, que es una cuasimolécula en la que los enlaces de los reactivos están medio rotos y los enlaces de los productos casi formados. Este complejo activado tiene una gran cantidad de energía que lo hace sumamente inestable, degenerando rápidamente en productos y liberando el exceso de energía.

Factores de los que Depende la Velocidad de Reacción

Cualquier factor que haga aumentar el número de choques entre las moléculas de reactivo hará aumentar la velocidad de reacción.

1. Naturaleza de los Reactivos y Estado Físico

En estado gaseoso, las partículas de reactivo están más libres que en estado líquido, y estas más que en estado sólido. Por lo tanto, los gases reaccionan más rápido que los líquidos y estos más que los sólidos. En un sólido, cuanto más fino dividido esté, más superficie libre presentará y podrá haber mayor número de choques, con lo que al aumentar el estado de división aumentará la velocidad de reacción. Hay sustancias que son más reactivas que otras, todo depende de su configuración electrónica y de los enlaces que tengan.

2. Concentración de los Reactivos

Cuanto mayor cantidad de reactivos haya, tanto mayor número de partículas habrá por unidad de volumen y, por tanto, mayor número de choques podrá haber.

3. Temperatura

Al aumentar la temperatura, aumentará la energía cinética de las partículas y, por lo tanto, aumentará la velocidad, es decir, el número de choques y la violencia entre las partículas. Arrhenius propuso una ecuación que relaciona la constante de velocidad (k) con la temperatura, y esta ecuación es:

k = A * exp(-Ea/RT)

siendo R: 8.31 J/mol

La constante de velocidad (k) depende de la temperatura con la que se produzca la reacción. Esta ecuación se utiliza ya integrada, que integrada queda…

Catalizadores

Un catalizador es una sustancia que interviene en una reacción química sin consumirse en ella y que modifica la velocidad debido a que lleva la reacción por un camino con menor energía de activación, y por tanto, por un camino más rápido. Las reacciones catalizadas son muy importantes en la industria, ya que aceleran la formación de productos. Hay unos catalizadores especiales llamados biocatalizadores (enzimas) que tienen una gran selectividad y una gran estereoespecificidad. Existen catalizadores negativos llamados inhibidores que lo que hacen es retardar o impedir ciertas reacciones.

Entalpía de Reacción

La entalpía de reacción es la diferencia de energía entre los productos y los reactivos.

Estado Intermedio

El estado intermedio es el estado que se produce entre cada una de las etapas intermedias.