Cinética química

    Rama de la Química que se ocupa del estudio de la velocidad de las reacciones.

    Para que un proceso químico pueda verificarse, es necesario que las moléculas de los productos reaccionantes rompan los enlaces que mantienen unidos a sus átomos constitutivos a fin de que se pueda llevar a cabo la reordenación de los mismos que conduzca a los productos de la reacción. Ello implica que entre unos átomos y otros se produzca una transferencia de electrones sólo posible si estos entran en contacto. Este hecho sirvió a Lewis para desarrollar su teoría de las colisiones, la cual explica las reacciones químicas tomando como base los choques que sufren entre sí las moléculas o los iones de las sustancias reaccionantes.

    No obstante, la mayoría de los choques entre moléculas son ineficaces, es decir, no conducen a recombinación alguna. Sólo las moléculas que colisionan entre sí con la suficiente energía como para romper sus enlaces son las que reaccionan. Estas moléculas se denominan activadas y la energía que poseen se llama energía de activación. En resumen, los choques son eficaces cuando:

    ·     Las moléculas tengan energía suficiente para, en la colisión, romper sus enlaces.

    ·     Las transferencias de electrones que se produzcan originen estructuras estables.

    ·     El choque intermolecular tenga lugar con la orientación necesaria.

    No todas las reacciones se verifican con la misma celeridad. Por ejemplo, si se consideran el HCl y el NaOH, veremos que ambas sustancias reaccionan en cuanto entran en contacto, pero si ponemos un trozo de hierro a la intemperie, veremos que la oxidación del mismo sólo aparece tras un tiempo considerable. Ello indica que la reacción:

    es más lenta que la:

    la cual es, prácticamente, instantánea.

    Así pues, la velocidad de una reacción indica la mayor o menor rapidez con que ésta se desarrolla y viene medida por la cantidad de sustancia formada o destruida por unidad de tiempo y por unidad de volumen. Por lo tanto, la velocidad de una reacción es el número de moles por litro transformados en cada segundo.

    En la velocidad de una reacción, intervienen los siguientes factores:

    ·     Naturaleza de las sustancias reaccionantes. De forma innata, existen unas fuerzas selectivas en cada sustancia, consecuencia de su configuración electrónica,  que las hacen más afines a unos cuerpos que a otros. Puede citarse, por ejemplo, el caso del flúor, el cual reacciona muy bien con el hidrógeno y muy mal con el oxígeno.

    ·     Grado de división de los productos de partida. Si los productos iniciales son sólidos, las colisiones entre partículas sólo pueden verificarse en las zonas superficiales, con lo que las partículas interiores no intervendrán en el proceso. Por este motivo, si se aumenta la superficie de contacto mediante trituración e, incluso, pulverización, la velocidad de reacción aumentará.

    ·     La temperatura. En general, la velocidad de reacción aumenta con la temperatura, doblándose, aproximadamente, para cada 10 ºC de incremento.

    ·     Las concentraciones. A mayor concentración, la velocidad aumenta, ya que cuanto más alta sea aquélla, más partículas hay por unidad de volumen, lo que hace mayor la probabilidad de choques. Experimentalmente, se ha comprobado que en el proceso:

    la velocidad de reacción de cada miembro es proporcional a las concentraciones molares de las sustancias que intervienen, por lo que:

    donde k y k' son constantes. En cada caso, la constante de la velocidad de reacción está ligada con la energía de activación, EA, con la constante de los gases, R, y con la temperatura absoluta, T, a través de la expresión:

    siendo A una constante que se llama factor de frecuencia y que expresa el número de choques eficaces por unidad de tiempo y de volumen.

    ·     La presión. Sólo influye si las sustancias reaccionantes son gaseosas. La velocidad de reacción aumenta con la presión, ya que, a medida que ésta crece, disminuye el volumen y la probabilidad de choques será mayor.

    ·     La presencia de catalizadores. Los cuales son sustancias que, sin intervenir en la reacción, modifican la velocidad de ésta.