¿Qué factores afectan la velocidad de las reacciones químicas?

October 6

Kinetics es el estudio de la velocidad de una reacción química. Algunas reacciones químicas son rápidos; otras son lentas. A veces los químicos quieren acelerar los lentos y frenar los rápidos hacia abajo.

Hay varios factores que afectan a la velocidad de una reacción:

  • Naturaleza de los reactivos
  • El tamaño de partícula de los reactivos
  • La concentración de los reactivos
  • Presión de reactivos gaseosos
  • Temperatura
  • Catalizadores

Si usted quiere producir la mayor cantidad de un producto como sea posible lo más rápido posible en una reacción química, debe tener en cuenta la cinética de la reacción.

Naturaleza de los reactivos químicos

Con el fin de que ocurra una reacción, debe haber una colisión entre los reactivos en el sitio reactivo de la molécula. El más grande y más compleja que las moléculas de reactivos, menos posibilidades hay de una colisión en el lugar de reactiva.

A veces, en moléculas muy complejas, el sitio reactivo está totalmente bloqueada por otras partes de la molécula, por lo que no se produce ninguna reacción. Puede haber una gran cantidad de colisiones, pero sólo los que ocurren en el lugar de reactiva tener alguna posibilidad de llevar a la reacción química.

En general, la velocidad de reacción es más lenta cuando los reactivos son moléculas grandes y complejas.

Tamaño de las partículas de los reactivos químicos

Reacción depende de colisiones. En el que puede producirse colisiones El más superficie, más rápida es la reacción. Puede mantener un partido ardiente de un gran trozo de carbón y no pasará nada. Pero si usted toma el mismo trozo de carbón, molerlo hasta muy, muy bien, a la basura en el aire, y encender una cerilla, usted obtendrá una explosión debido a la mayor área de superficie del carbón.

La concentración de los reactivos químicos

Aumentar el número de colisiones acelera la velocidad de reacción. Las moléculas más reactivos allí están chocando, más rápida será la reacción. Por ejemplo, una tablilla de madera se quema bien en el aire (20 por ciento de oxígeno), pero se quema mucho más rápido en oxígeno puro.

En la mayoría de los casos sencillos, el aumento de la concentración de los reactivos aumenta la velocidad de la reacción. Sin embargo, si la reacción es compleja y tiene un mecanismo complejo (serie de pasos en la reacción), esto puede no ser el caso. Determinar el efecto de la concentración sobre la velocidad de reacción puede dar pistas sobre qué reactivo está involucrado en el paso determinante de la velocidad del mecanismo.

Usted puede hacer esto mediante la ejecución de la reacción a varias concentraciones diferentes y observar el efecto sobre la velocidad de reacción. Si, por ejemplo, el cambio de la concentración de un reactivo no tiene efecto sobre la velocidad de reacción, entonces usted sabe que reactivo no está implicado en el paso más lento (el paso determinante de la velocidad) en el mecanismo.

Presión de reactivos gaseosos

La presión de reactivos gaseosos tiene básicamente el mismo efecto que la concentración. Cuanto mayor sea la presión de reactivo, más rápida será la velocidad de reacción. Esto es debido al aumento del número de colisiones. Pero si hay un complejo mecanismo implicado, cambiando la presión no puede tener el resultado esperado.

Cómo la temperatura afecta la velocidad de reacción química

El aumento de la temperatura hace que las moléculas de moverse más rápido, por lo que hay una mayor probabilidad de que choquen entre sí y reaccionar. Pero el aumento de la temperatura también incrementa la energía cinética media de las moléculas.

La siguiente figura muestra un ejemplo de cómo el aumento de la temperatura afecta a la energía cinética de los reactivos y aumenta la velocidad de reacción.

¿Qué factores afectan la velocidad de las reacciones químicas?


El efecto de la temperatura sobre la energía cinética de los reactivos.

A una temperatura dada, no todas las moléculas se mueven con la misma energía cinética. Un pequeño número de moléculas se están moviendo muy lento (baja energía cinética), mientras que unos pocos se están moviendo muy rápido (alta energía cinética). Una gran mayoría de las moléculas están en algún lugar entre estos dos extremos.

De hecho, la temperatura es una medida de la energía cinética media de las moléculas. Como se puede ver en la figura, el aumento de la temperatura aumenta la energía cinética media de los reactivos, esencialmente desplazando la curva a la derecha hacia mayores energías cinéticas.

Pero también notar la mínima cantidad de energía cinética que necesitan los reactivos para proporcionar la energía de activación (la energía necesaria para obtener una reacción de ir) durante la colisión. Los reactivos que chocan en el sitio reactivo, pero que también tienen que transferir suficiente energía para romper los enlaces para que los nuevos bonos se pueden formar. Si los reactivos no tienen suficiente energía, una reacción no se producirá incluso si los reactivos no chocan en el sitio reactivo.

Nótese que a la temperatura inferior, muy pocas de las moléculas de reactivo tienen la mínima cantidad de energía cinética necesaria para proporcionar la energía de activación. A la temperatura más alta, muchas más moléculas poseen la mínima cantidad de energía cinética es necesario, lo que significa mucho más colisiones serán lo suficientemente enérgico para llevar a la reacción.

El aumento de la temperatura no sólo aumenta el número de colisiones, pero también aumenta el número de colisiones que son efectivos - que la transferencia de energía suficiente para causar una reacción tenga lugar.

Cómo catalizadores aumentan la velocidad de reacción química

Los catalizadores son sustancias que aumentan la velocidad de reacción sin que ellos mismos se cambió al final de la reacción. Ellos aumentan la velocidad de reacción mediante la reducción de la energía de activación para la reacción.

En la figura anterior, si usted cambia de puesto a la izquierda que salpicado línea que representa la mínima cantidad de energía cinética necesaria para proporcionar la energía de activación, entonces muchas más moléculas tendrán la energía mínima necesaria, y la reacción será más rápido.

Los catalizadores disminuyen la energía de activación de una reacción en una de dos maneras:

  • Proporcionar una superficie y la orientación
  • Proporcionando un mecanismo alternativo (serie de pasos para la reacción para ir a través) con una menor energía de activación