Vamos a darle un repaso al tema de la cinética. Recuerda repasar y estudiar tus propios apuntes
MÓDULO III.- CINÉTICA QUÍMICA
CINÉTICA
La cinética nos informa acerca de la rapidez con que tendrá lugar el proceso de transformación de los reactivos en productos.
, donde K es la constante de velocidad, [A] y [B] son las concentraciones molares de los reactivos y
y
, son los órdenes parciales de la reacción.
Esta ecuación refleja la velocidad en función de las concentraciones de los reactivos multiplicados entre sí y elevados a unos exponentes llamados órdenes parciales de la reacción. Estos órdenes parciales, al sumarlos, nos dan el orden total de la reacción.
Muy importante: los órdenes parciales no tienen por qué coincidir con los coeficientes estequiométricos.
La K, depende de la temperatura, pero no de las concentraciones y sus unidades varían en función de la forma que tome la ecuación.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN:
- Naturaleza química del proceso: Las reacciones que no implican
reajustes de enlaces son rápidas y las que requieren la ruptura de enlaces covalentes son más lentas, sobre todo, si hay enlaces múltiples.
- Estado físico de los reactivos: Las reacciones homogéneas
(aquellas en las que todos los reactivos están en una misma fase) son más rápidas. Sobre todo, las reacciones entre los gases.
Las reacciones heterogéneas son más lentas que las homogéneas, ya que la interacción molecular se limita a la superficie de contacto entre las fases.
- Concentración de los reactivos: De la ecuación de la velocidad
podemos deducir que un aumento de la concentración de los reactivos supone un aumento en la velocidad de la reacción, ya que sin magnitudes directamente proporcionales.
- Temperatura: La ecuación de Arrhenius:
, donde
A es el factor de frecuencia, Ea la energía de activación y R es una constante y T la temperatura; demuestra que la constante aumenta con la temperatura y, por tanto, también lo hace la velocidad, puesto que está en el exponente y con signo negativo.
Aquí también podemos ver como un aumento de la Ea implica una disminución de K y, por tanto, de la velocidad. Así tendremos que, a mayor Ea, menor velocidad de reacción.
- Catalizadores: Los catalizadores aumentan la velocidad de la
reacción y su mecanismo general de actuación es la disminución de la energía de activación que, como se ha visto en la ecuación de Arrhenius, implica un aumento de la constante y de la velocidad.
También se caracterizan por no alterar variables termodinámicas del proceso ( (entalpía) y
(energía libre de Gibbs)), pues el catalizador ni aporta ni consume energía del sistema.
Si queremos aumentar la velocidad de una reacción, utilizaremos, por tanto, factores tales como aumentar la concentración de los reactivos, a temperatura o añadir un catalizador.
TEORÍA DE LAS COLISIONES: Esta teoría relaciona la constante cinética con el número de choques o colisiones eficaces entre las moléculas. Del número total de colisiones, son eficaces las que se producen con una orientación adecuada, y de manera tal que las partículas que chocan tengan una energía cinética igual o superior a la energía necesaria para romper los enlaces (moléculas activadas). La energía mínima que debe superarse, es la que llamamos Energía de Activación.
TEORÍA DEL ESTADO DE TRANSICIÓN O DEL COMPLEJO ACTIVADO: Estudia el perfil energético de la reacción. Para ello se postula la existencia de una especie llamada complejo activado, que es una estructura intermedia entre reactivos y productos, en la cual se han debilitado los enlaces antiguos y se han empezado a formar los enlaces nuevos. Es muy inestable por su elevada energía y se descompone de forma casi instantánea formando los productos de la reacción.
La región próxima al máximo de energía se llama estado de transición y la diferencia de energía entre el complejo activado (que ocupa la cima) y los reactivos, es la energía de activación (Ea directa). Constituye esa barrera energética, esa energía mínima que hay que superar para que se produzca la reacción.
El proceso inverso tiene también su propia Ea, es la Energía de activación inversa.
En la pestaña de materiales te dejo unos ejercicios para practicar.