Factores que afectan
la velocidad de reacción
·
Naturaleza
de la reacción: Algunas
reacciones son, por su propia naturaleza, más rápidas que otras. El número de
especies reaccionantes, su estado físico las partículas que forman
sólidos se mueven más lentamente que las de gases o de las que están en solución,
la complejidad de la reacción, y otros factores pueden influir enormemente en
la velocidad de una reacción.
·
Concentración: La velocidad de reacción aumenta con la
concentración, como está descrito por la ley de velocidad y
explicada por la teoría de colisiones. Al incrementarse la
concentración de los reactantes, la frecuencia de colisión también
se incrementa.
·
Presión: La velocidad de las reacciones gaseosas se
incrementa muy significativamente con la presión, que es, en efecto,
equivalente a incrementar la concentración del gas. Para las reacciones en fase
condensada, la dependencia en la presión es débil, y sólo se hace importante
cuando la presión es muy alta.
·
Orden: El
orden de la reacción controla cómo afecta la concentración (o presión) a la
velocidad de reacción.
·
Temperatura: Generalmente, al llevar a cabo una reacción a una
temperatura más alta provee más energía al sistema, por lo que se incrementa la
velocidad de reacción al ocasionar que haya más colisiones entre partículas,
como lo explica la teoría de colisiones. Sin embargo, la
principal razón porque un aumento de temperatura aumenta la velocidad de
reacción es que hay un mayor número de partículas en colisión que tienen la energía de activación necesaria para
que suceda la reacción, resultando en más colisiones exitosas. La influencia de
la temperatura está descrita por la ecuación de Arrhenius. Como una regla de
cajón, las velocidades de reacción para muchas reacciones se
duplican por cada aumento de 10 ° C en
la temperatura,1 aunque
el efecto de la temperatura puede ser mucho mayor o mucho menor que esto. Por
ejemplo, el carbón arde en un lugar en presencia de oxígeno, pero no lo hace
cuando es almacenado a temperatura ambiente. La reacción es
espontánea a temperaturas altas y bajas, pero a temperatura ambiente la
velocidad de reacción es tan baja que es despreciable. El aumento de
temperatura, que puede ser creado por una cerilla, permite que la reacción
inicie y se caliente a sí misma, debido a que es exotérmica.
Esto es válido para muchos otros combustibles, como el metano, batano, hidrógeno,
etc.
La velocidad de reacción puede ser independiente de
la temperatura (no-Arrhenius) o disminuir con el aumento de la
temperatura (anti-Arrhenius). Las reacciones sin una barrera de
activación (por ejemplo, algunas reacciones de radicales) tienden a tener una dependencia de
la temperatura de tipo anti Arrhenius: la constante de velocidad disminuye al
aumentar la temperatura.
·
Solvente: Muchas reacciones tienen lugar en solución, y las
propiedades del solvente afectan la velocidad de reacción. La fuerza iónica también
tiene efecto en la velocidad de reacción.
·
Radiación electromagnética e intensidad de
luz: La radiación electromagnética es una forma de energía. Como
tal, puede aumentar la velocidad o incluso hacer que la reacción sea
espontánea, al proveer de más energía a las partículas de los reactantes. Esta
energía es almacenada, en una forma u otra, en las partículas reactantes (puede
romper enlaces, promover moléculas a estados excitados electrónicos o
vibracionales, etc), creando especies intermediarias que reaccionan fácilmente.
Al aumentar la intensidad de la luz, las partículas absorben más energía, por
lo que la velocidad de reacción aumenta. Por ejemplo, cuando el metano reacciona
con cloro gaseoso
en la oscuridad, la velocidad de reacción es muy lenta. Puede ser acelerada
cuando la mezcla es
irradiada bajo luz difusa. En luz solar brillante, la reacción es explosiva.
·
Un catalizador: La presencia de un catalizador incrementa la
velocidad de reacción (tanto de las reacciones directa e inversa) al proveer de
una trayectoria alternativa con una menor energía de activación. Por ejemplo, el platino cataliza
la combustión del hidrógeno con el oxígeno a temperatura ambiente.
· Isotopos: El efecto isotópico cinético consiste en
una velocidad de reacción diferente para la misma molécula si tiene isotopos diferentes, generalmente isotopos de hidrógeno,
debido a la diferencia de masa entre el hidrógeno y
el deuterio.
Ecuación
de Velocidad
Siguiendo con la reacción sencilla de
transformación de A en producto, necesitamos la ecuación de velocidad
integrada. En este caso es sencilla:
K es la constante de
velocidad de la reacción y la concentración de A es la inicial, como indica el
subíndice, el cual no se volverá a colocar.
Ordenes de reacción
La
ecuación de velocidad, siempre va a presentar esa forma V=K[S], pudiendo estar la concentración
elevada al cuadrado, o estar multiplicada por la de otro cosustrato, (en el
caso de reacciones más complejas).
Se define como orden de reacción total, la suma de los
exponentes a los que se encuentran elevadas las concentraciones que aparecen en
la ecuación de velocidad. En este caso simple, el orden es uno. Si recordamos
de Química-Física, el coeficiente
al que se eleva la concentración en la ecuación de velocidad de las etapas
elementales coincide con el coeficiente estequiométrico del mismo. Esto no
quiere decir que coincidan con los de la ecuación global.
Reacciones de primer orden
Es
el caso más simple (si exceptuamos las de orden 0
de las que ya hablaremos). Analizando las unidades de la constante de velocidad vemos
que: K =
Molar/minutos/Molar = minutos-1. Más genéricamente, las unidades de K es tiempo-1 para
las reacciones de primer orden.
Si representamos las velocidades obtenidas a
diferentes concentraciones, vemos una línea recta, cuya pendiente es K, la constante de velocidad.
![K_c=\frac{{[S]} ^\sigma {[T]}^\tau ... } {{[A]}^\alpha {[B]}^\beta ...}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vkYe8yhlEj6pwe3ozyyhojtJAliw1CV556hi-1brguei6RzNHT7mfq0gRKhunYOyVrxjBsIBBSHII8BJKYZ1vZrQ88fXJhyKStSNty_LIuwJWhdWWkR32OuPCWYbaXQ5byhe0KEwjJsAWJL45yAg=s0-d)
http://es.wikipedia.org/wiki/Enlac
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