Cinética Química, Equilibrio y Conceptos Ácido-Base: Factores y Principios Clave

Cinética Química

La cinética química es la rama de la química que estudia la velocidad de las reacciones, los factores que influyen en ella y el mecanismo por el cual transcurren.

Factores que Influyen en la Velocidad de Reacción

• Naturaleza de los reactivos: Las sustancias covalentes suelen producir reacciones lentas a temperatura ambiente. Las sustancias iónicas en disolución, donde parte de los enlaces están rotos, suelen reaccionar rápidamente a temperatura ambiente.
• Estado físico y de división de los reactivos: Cuanto más finamente dividido esté uno de los reactivos, mayor será la superficie de contacto con el otro reactivo y las reacciones ocurrirán más rápido.
• Concentración de los reactivos: A mayor concentración, mayor velocidad.
• Temperatura: Un aumento de la temperatura generalmente produce un aumento de la velocidad cinética de las moléculas, lo que significa mayor choque y un gran número de ellas alcanza la energía de activación.
• Catalizadores: Son sustancias que, al adicionarlas a una reacción, pueden aumentar (catalizadores positivos) o disminuir la velocidad de reacción (inhibidores).

Características de los Catalizadores

• Alteran la velocidad de reacción.
• Actúan en muy pequeñas cantidades.
• No experimentan cambios químicos en la reacción.
• Actúan cambiando el tipo de complejo activado y la energía de activación; un inhibidor la aumenta.
• Los catalizadores no intervienen en el equilibrio químico de una reacción. Si el catalizador es positivo, el equilibrio químico se alcanza antes.
• Si Qc > Kc, el sistema evolucionará en el sentido de disminuir las concentraciones de los productos, es decir, hacia la izquierda.

Principio de Le Châtelier

Si un sistema en equilibrio se modifica por alguno de los factores que lo afectan, el sistema evolucionará desplazándose en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.

Factores que Afectan el Equilibrio Químico

• Cambios de la concentración o presión parcial (si es un gas): Si aumentamos la concentración de una sustancia, según el principio de Le Châtelier, el equilibrio se desplaza en el sentido de contrarrestar este aumento; por tanto, en el sentido de consumir esta sustancia. Si disminuye la concentración de una sustancia, el equilibrio se desplaza en el sentido en el que se forma dicha sustancia.
• Cambios de la temperatura: Si aumenta la temperatura, según el principio de Le Châtelier, el equilibrio químico se desplaza en el sentido de contrarrestar el aumento de temperatura, por lo que se desplazará en el sentido de absorber energía (ΔH > 0) (absorbe energía del entorno). Si disminuye la temperatura, el equilibrio se desplazaría en el sentido de contrarrestar la disminución de temperatura, por lo que se desplazaría en el sentido de desprender energía, es decir, exotérmica (ΔH < 0).
• Cambios de presión al variar el volumen: Si aumentamos la presión (disminuye el volumen), según Le Châtelier, el equilibrio se desplaza en el sentido donde haya menor número de moles de sustancia gaseosa. Si disminuimos la presión (aumento de volumen), el equilibrio se desplaza en el sentido en el que hay mayor número de moles de sustancias gaseosas.
• Efecto del catalizador: El catalizador, negativo o positivo, no produce ningún cambio en el estado del equilibrio.

Conceptos de Ácido y Base

• Ácido: Toda especie capaz de ceder un protón.
• Base: Toda especie capaz de aceptar un protón.

Cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada, y viceversa.

• Ácido fuerte: Se encuentra totalmente disociado en disolución acuosa.
• Ácido débil: Se encuentra parcialmente disociado en disolución acuosa.