Fundamentos de la Cinética Química: Factores Clave y Teorías de la Velocidad de Reacción

Velocidad Instantánea

La ecuación utilizada para la velocidad instantánea es la misma que la de la velocidad media, pero se aplica para calcular la velocidad en un instante específico de la reacción.

Teoría de las Colisiones

Para que se produzca una reacción química, las moléculas de los reactivos deben chocar.

En los gases se producen 10 [colisiones por unidad de tiempo, dato incompleto en el original].

Condiciones para una Colisión Eficaz

Las colisiones deben cumplir unas condiciones específicas:

• Orientación adecuada: El choque debe ocurrir con la geometría molecular correcta.
• Energía Cinética Suficiente: Las moléculas deben poseer una energía cinética mínima.

Para que el choque sea eficaz, se necesita una energía de activación suficiente que permita la ruptura de los enlaces iniciales.

Teoría del Complejo Activado

Las moléculas experimentan una deformación que da lugar a un estado intermedio transitorio, denominado estado de transición. Este estado se caracteriza por tener una energía elevada y una corta duración, siendo el punto donde se están rompiendo los enlaces de los reactivos y formando los enlaces de los productos.

Termodinámica y Energía de Activación

En una reacción endotérmica, la energía de los productos es mayor que la de los reactivos. Por otro lado, en una reacción exotérmica, la energía de los productos es menor que la energía de los reactivos.

Cuanto mayor sea la energía de activación ($E_a$), menor será el número de moléculas de reactivo capaces de alcanzarla y, por lo tanto, más lento será el proceso. Así, la reacción más rápida será la directa, ya que tiene una mayor energía de activación [Nota: Esta última afirmación puede ser contextualmente incorrecta, pero se mantiene el contenido original].

Dependencia de la Velocidad de Reacción con la Concentración

Si la concentración de los reactivos aumenta, esto implica que el número de moléculas por unidad de volumen aumenta, incrementando el número de choques y, consecuentemente, la velocidad de la reacción.

La Constante de Velocidad ($k$)

Cuanto mayor sea el valor de la constante de velocidad ($k$), mayor será la velocidad de la reacción. Sus unidades dependen del orden total de la reacción.

Orden de Reacción Cero (Orden 0)

Para una reacción de orden cero, la velocidad será igual a la constante ($v = k$).

Factores que Afectan la Velocidad de Reacción

1. Concentración de los Reactivos

   Cuando aumenta la concentración de reactivos, la velocidad de la reacción aumenta. Esto se debe al incremento del número de partículas por unidad de volumen, lo que favorece las colisiones eficaces.

2. Naturaleza de los Reactivos

   El enlace covalente es generalmente más fuerte que el iónico. Las sustancias con enlaces iónicos reaccionan más rápidamente (mayor velocidad) que las sustancias covalentes, ya que requieren menos energía para romper sus enlaces.

3. Estado Físico de los Reactivos

   En estado gaseoso, existe una mayor probabilidad de que las partículas produzcan choques y, por lo tanto, una mayor velocidad. Las sustancias en estado gaseoso reaccionan más rápidamente que las sustancias en disolución, y las sustancias en disolución lo hacen con mayor velocidad que las sólidas, debido a la mayor movilidad de las partículas.