Factores que afectan a la velocidad de una reacción química
¿De qué depende que una reacción sea rápida o lenta? ¿Cómo se puede modificar la velocidad de una reacción? Una reacción química se produce mediante colisiones eficaces entre las partículas de los reactivos, por tanto, es fácil deducir que aquellas situaciones o factores que aumenten el número de estas colisiones implicarán una mayor velocidad de reacción. Veamos algunos de estos factores.
Temperatura
Al aumentar la temperatura, también lo hace la velocidad a la que se mueven las partículas y, por tanto, aumentará el número de colisiones y la violencia de estas. El resultado es una mayor velocidad en la reacción. Se dice, de manera aproximada, que por cada 10 °C de aumento en la temperatura, la velocidad se duplica.
Esto explica por qué para evitar la putrefacción de los alimentos los metemos en la nevera o en el congelador. Por el contrario, si queremos cocinarlos, los introducimos en el horno o en una cazuela puesta al fuego.
Grado de División o Estado Físico de los Reactivos
En general, las reacciones entre gases o entre sustancias en disolución son rápidas ya que las mismas están finamente divididas, mientras que las reacciones en las que aparece un sólido son lentas, ya que la reacción sólo tiene lugar en la superficie de contacto.
Si en una reacción interactúan reactivos en distintas fases, su área de contacto es menor y su rapidez también es menor. En cambio, si el área de contacto es mayor, la rapidez es mayor.
Si los reactivos están en estado líquido o sólido, la pulverización, es decir, la reducción a partículas de menor tamaño, aumenta enormemente la velocidad de reacción, ya que facilita el contacto entre los reactivos y, por tanto, la colisión entre las partículas.
Por ejemplo, el carbón arde más rápido cuanto más pequeños son los pedazos; y si está finamente pulverizado, arde tan rápido que provoca una explosión.
Naturaleza de los reactivos
Dependiendo del tipo de reactivo que intervenga, una determinada reacción tendrá una energía de activación:
- Muy alta, y entonces será muy lenta.
- Muy baja, y entonces será muy rápida.
Así, por ejemplo, si tomamos como referencia la oxidación de los metales, la oxidación del sodio es muy rápida, la de la plata es muy lenta y la velocidad de la oxidación del hierro es intermedia entre las dos anteriores.
Otros ejemplos:
- catión hierro (III) (aq) + catión cromo (II) (aq) → catión hierro(II) (aq) + catión cromo(III) (aq) ; muy rápida
- monóxido de nitrógeno (g) + oxígeno (g) → dióxido de nitrógeno (g) ; moderada
- metano (g) + oxígeno (g) → anhídrido carbónico (g) + agua (l) ; muy lenta
¿A qué se debe esta diferencia en las velocidades? La primera reacción no requiere la ruptura ni formación de enlaces, sino que consiste simplemente en un intercambio de electrones de unos iones a otros. La segunda requiere la ruptura del enlace O=O, y la formación de dos nuevos. Por último, la tercera reacción requiere la ruptura de seis enlaces y la formación de otros seis nuevos.
Según se aprecia en estos ejemplos, puede decirse de forma aproximada que, a temperatura ordinaria, las reacciones que no implican un reajuste de enlaces, como en algunas reacciones redox en las que solo hay intercambio de electrones entre iones suelen ser muy rápidas. Esto es lo que ocurre en casi todas las reacciones entre iones. En cambio, cuando se requiere la ruptura y formación de varios enlaces, las reacciones suelen ser muy lentas.
Concentración de los reactivos
Si los reactivos están en disolución o son gases encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su concentración, más alta será la velocidad de la reacción en la que participen, ya que, al haber más partículas en el mismo espacio, aumentará el número de colisiones.
El ataque que los ácidos realizan sobre algunos metales con desprendimiento de hidrógeno es un buen ejemplo, ya que este ataque es mucho más violento cuanto mayor es la concentración del ácido.
Para una reacción: aA + bB ® cC + dD
La variación de la velocidad de reacción con los reactivos se expresa, de manera general, en la forma:
v = k [A]α [B]β
La constante de velocidad k, depende de la temperatura. α y β son exponentes que no coinciden necesariamente con los coeficientes estequiométricos de la reacción general antes considerada.
α : orden o grado de la reacción respecto de A
β : orden o grado de la reacción respecto de B
α+β : orden o grado total de la reacción
La constante de velocidad k, depende de la temperatura. La dependencia de la constante de velocidad, con la temperatura, viene dada por la ecuación de Arrhenius:
donde la constante A se denomina factor de frecuencia y Ea es la energía de activación.
Presencia de un catalizador
Los catalizadores son sustancias que aumentan o disminuyen la rapidez de una reacción sin transformarse. La forma de acción de los mismos es modificando el mecanismo de reacción, empleando pasos elementales con mayor o menor energía de activación. En ningún caso el catalizador provoca la reacción química; no varía su calor de reacción.Los catalizadores se añaden en pequeñas cantidades y son muy específicos; es decir, cada catalizador sirve para unas determinadas reacciones. El catalizador se puede recuperar al final de la reacción, puesto que no es reactivo ni participa en la reacción.
TAREA
LECTURA. Una reacción química se produce a través de colisiones entre las partículas de los reactivos. Por lo tanto, se puede deducir que aquellas situaciones o factores que aumentan el número de colisiones implicarán una mayor velocidad de reacción. De este modo, cualquier condición que modifique el número de choques efectivos afectará igualmente a la velocidad de reacción.
Experimentalmente se ha demostrado que los factores que afectan a la velocidad de las reacciones químicas son la naturaleza y concentración de los reactivos, la temperatura a la que ocurre la reacción, la presencia de catalizadores y la superficie de contacto1● Leamos la información de las páginas 152, 153 y 154 del texto. Identificamos las características fundamentales de la ley de rapidez o velocidad de una reacción química y realicemos una mapa conceptual en su cuaderno.
2 ● Resolvamos las actividades de la página 154 del texto en un a hoja perforada.
3. POR NUESTRA
SALUD “QUEDATE EN CASA “.
(Recuerden
que las tareas deben estar en una carpeta y numeradas, de igual manera su
cuaderno.Con la finalidad de ser evaluadas posteriormente). Nuevamente mis correos para cualquier duda son: dperalta.ocp@gmail.com y diegoperaltabermudez@gmail.com. SALUDOS CORDIALES
