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Cinética química: velocidad de reacción y energía de activación

Sofia Damaris Inglés

La teoría de las colisiones propuesta por Max Trautz y William Lewis en 1916 y 1918, cualitativamente explica como…

Contenido del diagrama

CÍNETICA QUÍMICA
La energía de activación suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química dada. Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, estas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de energía mínima.
Por ejemplo, la combustión de una sustancia como el propano libera energía, pero la velocidad de reacción efectiva es cero a temperatura ambiente.
La cinética química es el estudio de las velocidades de las reacciones químicas y de los mecanismos mediante los que tienen lugar. La cinética química introduce la variable tiempo en el estudio de las reacciones químicas y estudia el camino que siguen los reactivos para convertirse en productos.
Constante de equilibrio químico
El equilibrio químico es un fenómeno cuya naturaleza dinámica permite su
MODIFICACIÓN con sólo variar algunos factores de los que depende, como temperatura,
presión, volumen o concentraciones de las sustancias que intervienen en la reacción, lo
cual resulta de vital importancia para aumentar el rendimiento de los procesos industriales
Energía de activación
Factores que afectan la velocidad de las reacciones químicas
Hay varios factores que afectan la velocidad de una reacción:
Naturaleza de los Reactivos:
Para que ocurra una reacción, debe haber una colisión entre los reactivos en el sitio reactivo de la molécula. Cuanto más grandes y complejas sean las moléculas reactivas, menor será la probabilidad de que se produzca una colisión en el sitio reactivo.
la velocidad de reacción es más lenta cuando los reactivos son moléculas grandes y complejas.
Tamaño de partícula de los reactantes:
La reacción depende de las colisiones. Cuanto mayor sea la superficie en la que puedan producirse colisiones, más rápida será la reacción.
Concentración de los reactivos:
Temperatura:
Catalizadores:
En la mayoría de los casos simples, el aumento de la concentración de los reactivos aumenta la velocidad de la reacción. Sin embargo, si la reacción es compleja y tiene un mecanismo complejo (serie de pasos en la reacción), puede que no sea el caso. Determinar el efecto de concentración en la tasa de reacción puede dar pistas sobre qué reactante está involucrado en el paso determinante de la tasa del mecanismo.
El aumento de la temperatura hace que las moléculas se muevan más rápido, a la temperatura más baja, muy pocas de las moléculas reactivas tienen la cantidad mínima de energía cinética necesaria para proporcionar la energía de activación. A mayor temperatura, muchas más moléculas poseen la cantidad mínima de energía cinética necesaria, lo que significa que muchas más colisiones serán lo suficientemente energéticas como para provocar una reacción.
El aumento de la temperatura no sólo aumenta el número de colisiones, sino que también aumenta el número de colisiones que son efectivas, es decir, que transfieren suficiente energía para provocar una reacción.
Los catalizadores son sustancias que aumentan la velocidad de reacción sin que ellas mismas se modifiquen al final de la reacción. Aumentan la velocidad de reacción disminuyendo la energía de activación de la reacción.
Los catalizadores reducen la energía de activación de una reacción de una de dos maneras:
Proporcionar una superficie y orientación
Proporcionar un mecanismo alternativo (serie de pasos para que la reacción pase) con una energía de activación más baja.
Presión de los reactivos gaseosos:
La presión de los reactivos gaseosos tiene básicamente el mismo efecto que la concentración. Cuanto mayor sea la presión del reactivo, más rápida será la velocidad de reacción. Esto se debe al aumento del número de colisiones. Pero si hay un mecanismo complejo involucrado, cambiar la presión puede no tener el resultado esperado.
Teoría de las Colisiones
La teoría de las colisiones propuesta por Max Trautz y William Lewis en 1916 y 1918, cualitativamente explica como reacciones químicas ocurren y porque las tasas de reacción difieren para diferentes reacciones.
La teoría de las colisiones está íntimamente relacionada a la cinética química.
Los átomos de las moléculas de los reactivos están siempre en movimiento, generando muchas colisiones (choques). Parte de estas colisiones aumentan la velocidad de reacción química. Cuantos más choques con energía y geometría adecuada exista, mayor la velocidad de la reacción.
Hay dos tipos de colisiones:
Horizontal – Colisión más lenta
Vertical – Colisión más rápida, colisión efectiva