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CINÉTICA QUÍMICA

En termoquímica estudiamos como determinar si una reacción era o no espontánea, pero no
hablamos de con qué velocidad se producía una reacción.
Sabemos por ejemplo que la oxidación del hierro es un proceso lento en c.n. pero la combustión
de la pólvora o del butano es rápida y la oxidación de una manzana cortada es lenta pero observable.
La cinética químicaestudia precisamente la velocidad de las reacciones y los factores que
influyen sobre ella.

VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS.

La velocidad siempre es una referencia al tiempo y por tanto la velocidad de una reacción
química también hará referencia al tiempo. Pero en una reacción intervienen tanto los reactivos como
los productos, por ello definimos la velocidad de reacción como:“la variación de la concentración de un reactivo (o producto) en la unidad de tiempo”
Apliquemos esta definición a una reacción en particular:

N2 + 3H2  2NH3

Es evidente que la concentración de N2 y de H2 disminuyen con el tiempo, por tanto sus
velocidades (derivadas de la variación de la concentración con respecto al tiempo) son negativas. Por el
contrario, la formación de NH3 serápositiva ya que va aumentando. Sin embargo, si nos referimos a la
velocidad de la “reacción” debemos definir una forma en la cual la velocidad de desaparición de una
determinada sustancia o aparición de cualquier otra de la misma reacción sea igual en todos los casos y
defina por tanto la velocidad de esa reacción. Así en este caso y teniendo en cuenta que debemos
igualar los signos(aparición y desaparición) y las velocidades (el H2 desaparece tres veces más rápido
que el N2 y el NH3 aparece el doble de rápido que desaparece el N2), tendremos que:

- d[N2] - 1 d[H2] 1 d[NH3]
v = -------- = --- ------ = --- ----------
dt 3 dt 2 dt

Así la velocidad de reacción se define como: la derivada de la concentración molar respecto al
tiempo, de cualquier reactivo oproducto, dividida por su coeficiente estequiométrico y convertida en
valor positivo.
En general se suele estudiar la velocidad inicial de la reacción. Para ello consideremos la
reacción general: aA + bB  productos. Lo que se hace experimentalmente es estudiar como varía la
velocidad de la reacción (es decir la velocidad de formación o desaparición de una de las sustancias) al
variar laconcentración inicial de uno de los reactivos (el otro en cada experiencia se inicia siempre con
la misma concentración); posteriormente en otra serie de experiencias se invierte la situación, es decir,
se altera la concentración del reactivo que se mantenía cte. y se mantiene cte. la del que se variaba
anteriormente. Con ello se consigue determinar la influencia de cada reactivo y obtener lo quese
denomina “ley diferencial de velocidad o ecuación de velocidad”. Su forma, para una reacción del tipo:

aA + bB  productos es: V = k [A]
[B]


Los exponentes  y  se denominan ordenes parciales de reacción respecto a A y B
respectivamente y la suma de ambos orden total de reacción.  y  no tienen por qué ser enteros ni
coincidir con los coeficientes estequiométricos.La cte k se denomina constante de velocidad y viene dada por k = A e -Ea/RT
(Ecuación de
Arrhenius) donde A es el denominado factor de frecuencia (que depende del “tipo” de
reacción), y T y Ea
son la temperatura y energía de activación (estos dos últimos son de gran influencia puesto que son factores exponenciales). Respecto al término energía de activación
(Ea) hablaremos acontinuación.

TEORÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS.

- Teoría de las colisiones. Una mezcla de hidrógeno y oxígeno puede tenerse durante muchos años a
la temperatura ambiente sin que prácticamente reaccionen para formar agua, a pesar de ser esta
reacción espontánea y muy exotérmica. En cambio, la formación de agua a partir de los iones H+
y
OH-
(reacción de neutralización, débilmente...