CINÉTICA

Cinética química:

se encarga del estudio de la rapidez con que se producen las reaccione químicas. Se analizan los factores que afectan a la velocidad de una reacción química y los mecanismos.

Velocidad de reacción

: medir la velocidad de una reacción significa medir, en la unidad de tiempo, la cantidad de reactivo que desaparece o la cantidad de producto que se forma.

Teoría de las colisiones:

para que las reacciones químicas tuvieran lugar, las moléculas de los reactivos debían chocar unas con otras.

Energía de activación: Las moléculas de los reactivos tienen la energía cinética adecuada (energía de activación) para que el choque sea efectivo y se produzca la ruptura de los enlaces en las moléculas de los reactivos y la posterior formación de enlaces nuevos en las moléculas de los productos.

Teoría del complejo activado:

cuando las moléculas de los reactivos se acercan experimentan una deformación y dan lugar a un estado de transición, de alta energía y corta duración, donde se forma el complejo activado,  y ahí se rompen y forman enlaces.

La energía de activación es la necesaria para que se forme el complejo activado. Los choques, además de ser eficaces, deben poseer la energía suficiente.

Dependencia de la velocidad de reacción con la concentración:

Al aumentar la concentración de los reactivos también aumenta el número de moléculas por unidad de volumen, con lo que la frecuencia de sus choques es mayor, y según la teoría de las colisiones, la velocidad de la reacción será mayor.

La teoría del complejo activado, un aumento de la concentración de los reactivos aumentará el número de moléculas y habrá un mayor número de moléculas con energía suficiente para alcanzar el complejo activado.

–La ecuación de velocidad: aquella ecuación que sirve para predecir la dependencia de la velocidad de una reacción química con las concentraciones de los reactivos.

–Los órdenes parciales no tienen por qué coincidir con los coeficientes estequiométricos y han de ser determinadas experimentalmente.

-Orden global: de la reacción será la suma de los órdenes parciales respecto de los diferentes reactivos: n + m.

Factores que afectan a la velocidad de reacción:

-Concentración de los reactivos.

-Naturaleza, estado físico, y grado de división de los reactivos:

Las sustancias iónicas reacción de forma más rápida que las covalentes, ya que el enlace covalente es más fuerte. Los metales alcalinos, dada su alta reactividad, presentan reacciones relativamente rápidas.

-Las sustancias en estado gaseoso reaccionan más rápidamente que las sustancias en disolución y estas, a su vez, lo hacen con mayor velocidad que las sólidas.  El estado gaseoso favorece una mayor movilidad de las moléculas con lo cual aumenta la probabilidad de existencia de choques (y la velocidad de reacción)
.

-El aumento de la presión total sobre la mezcla aumenta la velocidad de reacción. A mayor presión, menor volumen de las moléculas y mayor acercamiento y frecuencia de choques (mayor velocidad de reacción).

-En los reactivos sólidos la velocidad de reacción aumenta con el gado de división. A mayor superficie de contacto, más probabilidad de choques entre las moléculas de reactivo (mayor velocidad de reacción).

-Temperatura de reacción: la velocidad de las reacciones aumenta con la temperatura.

-Presencia de catalizadores

un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de la reacción sin ser consumido durante el proceso.

–Catálisis homogénea: cuando todas las sustancias, reactivos, productos y catalizador, están en la misma fase.

–Catálisis heterogénea: cuando las sustancias están en distinta fase.

*Los catalizadores actúan:

-Formando un compuesto intermedio. Por ejemplo, el catalizador NO forma el compuesto intermedio NO2, que facilita el transcurso de la reacción, aumentando su velocidad.

-Absorbiendo los reactivos

*Características de los catalizadores:

Disminuyen la Ea, no cambian la  de la reacción, actúan en reacciones inversas y directas, y no alteran el rendimiento.

*Tipos de catalizadores:

Metales (de transición), óxidos metálicos, ácidos, bases y enzimas.

Mecanismos de reacción:

-Mecanismo de una reacción: conjunto de procesos elementales por los que transcurre la reacción global.

-Proceso elemental: cada una de las etapas por las que transcurre una reacción. El proceso elemental que transcurre más lentamente se denomina etapa limitante de la velocidad, su ecuación de velocidad coincide con la de la reacción global.

En los procesos elementales:

-Los exponentes de la ecuación de velocidad de un proceso elemental coinciden con los coeficientes estequiométricos de este proceso.

-Son reversibles y en algunos se puede producir el equilibrio.

-Las especies que se producen en un proceso y se consumen en otro se denominan intermedios de la reacción (no aparecen en la reacción global ni en la ec. de velocidad global).

-Cada proceso presenta su propia energía de activación (transcurren a velocidades diferentes).