Cinetica Quimica

APUNTES DE CINETICA QUIMICA (I)

Este campo de las Ciencias Químicas estudia la velocidad de reacción de los procesos químicos en función de la concentración de las especies que reaccionan (reactantes), de los productos de reacción, de los catalizadores e inhibidores, de los diferentes medios disolventes, de la temperatura, y de todas las demás variables que pueden afectar a la velocidad de unareacción.
Cuando algunas sustancias reaccionan lo hacen en forma lenta, por ejemplo el hierro en presencia de aire se oxida lentamente; otras reaccionan rápidamente, como por ejemplo el sodio también se oxida en presencia de aire pero lo hace violentamente; y hay sustancias como el papel en presencia de aire que no reaccionarían jamás sin el auxilio del fuego o del calor, pero una vez comenzadala reacción ésta se desarrolla rápidamente.
Entonces, tanto para que una reacción ocurra, como para modificar su velocidad, se deberán tener en cuenta varios factores.

Velocidad de Reacción

La cinética química busca la relación entre la forma precisa en que varía la velocidad de reacción con el tiempo, y la naturaleza de las colisiones intermoleculares (que controlan la velocidad)implicadas en la generación de los productos de reacción.
La velocidad de reacción se expresa de la siguiente forma:
|Velocidad = |moles o gramos de sustancias que reaccionan por litro |(1) |
| | tiempo en segundos | |

|Velocidad = |moles o gramos de sustanciasobtenidas por litro |(2) |
| | tiempo en segundos | |

Por ejemplo: Dada la siguiente reacción química de neutralización ácido/base:
HCl (ac) + NaOH (ac) ( NaCl (ac)+ H2O (l)

Para ésta ecuación la expresión de velocidad es:

1) Moleso gramos de HCl o de NaOH por litro y por segundo; expresión para los reactantes
2) Moles o gramos de NaCl o de H2O por litro y por segundo; expresión para los productos

Los moles o gramos de sustancia por litro de solución es la concentración, expresada como Molaridad (M) o simplemente en gramos por litro (grs/L). Por lo tanto, la velocidad de reacción se puede expresar como:V = Concentración / tiempo (3)

Naturaleza de los Reactantes

La naturaleza de los reactantes involucrados en una reacción determina el tipo de reacción que se efectúa. Las reacciones en las cuales se redistribuyen enlaces o se transfieren electrones pueden ser más lentas que las que no involucran estos cambios. Las reacciones iónicas en medio acuoso, seefectúan inmediatamente, esto se debe a las frecuentes colisiones entre iones con cargas opuestas que tienden a atraerse.
En una reacción iónica no hay transferencia de electrones. Las reacciones entre moléculas neutras pueden ser más lentas que las iónicas a causa de la transferencia electrónica y redistribución de enlaces. La mayor parte de las colisiones moleculares son elásticas, por lo tanto, lasmoléculas simplemente rebotan y se apartan sin cambios aparentes. Sin embargo, algunas colisiones tienen la suficiente energía para ocasionar cambios en las nubes electrónicas periféricas de los átomos, lo que se denomina “capa de valencia” de las moléculas que chocan. Cuando ocurre el cambio, las moléculas que chocan pueden formar el complejo activado, que es el estado de más alta energía deactivación de la reacción, además es transiente ya que cambia su forma en el tiempo que dura su existencia. La energía requerida para formar este se conoce como energía de activación. Si esta es pequeña, significa que pocas de las colisiones tienen la suficiente energía para formar el complejo activado. Por lo tanto, la reacción puede ser tan lenta que no es detectable.
Por ejemplo, el Hidrógeno...