Rapidez De Reaccion O Equilibrio Cinetico

1. RAPIDEZ DE REACCION O EQUILIBRIO CINETICA QUIMICA.

La cinética estudia la rapidez de una reacción, los factores que afectan dicha rapidez y el mecanismo de la reacción. Entendemos por mecanismo los diferentes pasos por los cuales pasan las reacciones hasta llegar a formar los productos.

La rapidez de un suceso se define como el cambio que tiene lugar en un intervalo de tiempo. La velocidad de reacción se calcula mediante la masa de sustancia, consumida u obtenida en una unidad de tiempo.

RAPIDEZ DE REACCION = CANTIDAD DE SUSTANCIA CONSUMIDA O PRODUCIDA (MOL)

TIEMPO (S)

Así por ejemplo, cuando se hace reaccionar magnesio con ácido clorhídrico, la rapidez de la reacción se determina dividiendo los moles de magnesio consumidos durante el proceso, entre el tiempo en segundos en que se llevó a cabo la reacción.

Mg + 2HCI ---> MgCI2 + H2

Generalmente, cuando dos sustancias se ponen en contacto, hay posibilidad de que ocurran varias reacciones, pero la que realmente se lleva a cabo es aquella que se realiza más rápidamente. Por tanto, es posible influir en los productos controlando los factores que afectan la velocidad de la reacción.

Para cualquier sistema de reacción la velocidad no es constante con el tiempo, tiene un máximo valor al comienzo, cuando los reaccionantes se ponen en contacto y gradualmente decrece a medida que las concentraciones de estos disminuyen y el sistema alcanza el equilibrio.

2. TEORIAS DE LAS COLISIONES

Para que se realice una reacción es indispensable que las partículas reaccionantes estén en contacto; este contacto se produce por medio de choques, resultado del movimiento continuo y desordenado de las partículas de los reactivos.

Al producirse las colisiones, las distancies entre las partículas que reaccionan son mínima, con lo cual puede producirse rotura y creación de enlaces, de modo que se originan los productos de la reacción. Lo experiencia indica que hay reacciones veloces en tanto que otras son lentas, lo cual significa que no en todos los choques se lleva a cabo una reacción. Para que la reacción se produzca, las moléculas han de chocar, pero para que la reacción se realice, las moléculas deben poseer una energía cinética suficiente elevada. Para romper los enlaces de las moléculas de las sustancias reaccionantes y se adquiera un reordenamiento atómico, se requiere una cantidad determinada de energía de activación. Si dos moléculas (A2 y B2) chocan, puede presentarse los siguientes casos:

Si as dos moléculas poseen la energía de activación indispensable, la colisión es eficaz y da como resultado los productos de reacción. Para que un choque resulte eficaz se necesita, además de que las tengan la EA adecuada, que su orientación espacial sea favorable al producirse la colisión.

Cuando las moléculas no tienen la energía de activación indispensable, al ocurrir el choque, rebotarán y se alejan

Como los choques entre las partículas de reactivos con gran contenido energético implican un reordenamiento atómico para obtener los productos de reacción y teniendo en cuenta que los reactivos y los productos son estables en el ordenamiento intermedio de los átomos debe hacer un contenido energético más alto. A este ordenamiento lo llamamos estado de transición y es inestable, pues se descompone con rapidez, de modo que se obtienen los productos de reacción o en el caso contrario los reactivos nuevamente.

3. FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIO

Experimentalmente se ha comprobado que la rapidez de una reacción puede ser alterada por una serie de factores tales como: grado de subdivisión, concentración, temperatura y catalizadores.

Haciendo variar las condiciones en que ocurre el proceso, una reacción lenta puede hacerse más rápida, y viceversa.

Grado de subdivisión o superficie de contacto.

 Si tratamos de encender un tronco seco de un árbol, quizás gastaremos unas cuantas cajas de fósforos sin lograrlo. Ahora bien, si lo cortamos en pequeñas astillas y chamizas y le acercamos un fósforo encendido, inmediatamente arderán, ya que exponen mayor superficie de contacto.

 Si se hacen reaccionar separadamente: cinc finamente pulverizado y cinc en granallas, con el ácido clorhídrico, la rapidez de reacción es mayor en el primer caso, ya que el cinc en polvo expone mayor superficie de contacto.

Concentración.

La rapidez con que se produce una reacción depende del número de choques altamente energéticos que se produzcan entre las moléculas y átomos de las sustancias reaccionantes. A partir de esto, resulta claro que cuanto mayor sea la concentración de las sustancias, mayor será también el número de átomos y moléculas que sufren colisiones, dando como resultado un incremento en la rapidez de la reacción.

Temperatura.

Al hablar de la concentración se mencionó que un aumento en el número de choques daba por resultado un incremento en la rapidez de la reacción. Ello ocurre siempre que las moléculas estén dotadas de suficiente energía como para vencer las fuerzas de atracción intermoleculares (enlaces), dando como resultado el origen de nuevas sustancias.

Cuando se calienta un sistema en el que se está operando un cambio químico, las moléculas tienden a adquirir mayor energía cinética, aumentando, por lo tanto, el número de choques altamente energéticos, capaces de producir la ruptura de los enlaces y con ello aumentar la rapidez de la reacción.

A mayor temperatura, mayor número de choques altamente energéticos, y viceversa. A mayor temperatura, mayor rapidez de reacción, y viceversa.

Catalizadores.

Son sustancias químicas que modifican la rapidez de las reacciones, sin experimentar ninguna alteración en su cuadro de propiedades ni pérdida de masa al concluir el proceso.

Al adicionar un catalizador a una reacción disminuye la energía mínima necesaria para que ésta se produzca, lo cual trae como consecuencia que la rapidez de la reacción sea mayor. El clorato de potasio, por ejemplo, se descompone en cloruro de potasio y oxígeno, muy lentamente, aun calentándose a temperaturas relativamente altas. Si se le adiciona una pequeña cantidad de dióxido de manganeso, éste actúa como catalizador, aumentando la rapidez de la reacción, lo cual se pone en evidencia por un mayor desprendimiento de oxígeno.

4. TEORIA “ACIDO – BASE” DE LA ARRHENIUS

La definición de Arrhenius de las reacciones ácido-base es un concepto ácido-base más simplificado desarrollado por el químico sueco Svante Arrhenius, que fue utilizado para proporcionar una definición más moderna de las bases que siguió a su trabajo con Friedrich Wilhelm Ostwald en el que establecían la presencia de iones en solución acuosa en 1884, y que llevó a Arrhenius a recibir el Premio Nóbel de Química en 1903 como "reconocimiento de sus extraordinarios servicios... prestados al avance de la química por su teoría de la disociación electrolítica".5

Tal como se definió en el momento del descubrimiento, las reacciones ácido-base se caracterizan por los ácidos de Arrhenius, que se disocian en solución acuosa formando iones hidrógeno (H+), reconocidos posteriormente como ion hidronio (H3O+),5 y las bases de Arrhenius que forman aniones hidróxilo (OH−). Más recientemente, las recomendaciones de la IUPAC sugieren ahora el término más nuevo de "oxonio" ,6 en lugar del también aceptado y más antiguo de "hidronio"7 para ilustrar los mecanismos de reacción, tales como los de las definiciones de Bronsted-Lowry y sistemas solventes, más claramente que con la definición de Arrhenius que actúa como un simple esquema general del carácter ácido-base.5 La definición de Arrhenius se puede resumir como "los ácidos de Arrhenius forman iones hidrógeno en solución acuosa, mientras que las bases de Arrhenius forman iones hidróxilo".

La tradicional definición acuosa de ácido-base del concepto de Arrhenius se describe como la formación de agua a partir de iones hidrógeno e hidróxilo, o bien como la formación de iones hidrógeno e hidróxilo procedentes de la disociación de un ácido y una base en solución acuosa:

H+ (aq) + OH− (aq) está en equilibrio con H2O

(En los tiempos modernos, el uso de H+ se considera como una abreviatura de H3O+, ya que actualmente se conoce que el protón aislado H+ no existe como especie libre en solución acuosa.)

Esto conduce a la definición de que, en las reacciones ácido-base de Arrhenius, se forma una sal y agua a partir de la reacción entre un ácido y una base.5 En otras palabras, es una reacción de neutralización.

ácido+ + base− → sal + agua

Los iones positivos procedentes de una base forman una sal con los iones negativos procedentes de un ácido. Por ejemplo, dos moles de la base hidróxido de sodio (NaOH) pueden combinarse con un mol de ácido sulfúrico (H2SO4) para formar dos moles de agua y un mol de sulfato de sodio.

2 NaOH + H2SO4 → 2 H2O + Na2SO4

Los metales tienden a tener energías de ionización bajas y por tanto se oxidan mucho más rápido

5. TEORIA “ACIDO-BASE” DE BRONSTED-LOWRY

La definición de Bronsted-Lowry, formulada independientemente por sus dos autores

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