Teoría de colisiones y factores que afectan la velocidad de reacción química
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Resumen
El texto explica la Teoría de Colisiones como mecanismo de las reacciones químicas y las condiciones para que un choque sea eficaz: orientación adecuada y energía mínima. Después describe cómo la concentración, la superficie de contacto y la temperatura influyen en la velocidad de reacción, e ilustra el tema con la combustión y la fotosíntesis.
Puntos clave
- Las reacciones químicas se producen cuando las partículas de los reactivos chocan y se rompen enlaces que dan lugar a nuevas sustancias.
- Para que un choque sea eficaz, las partículas deben chocar con orientación adecuada y tener energía mínima (energía de activación).
- La velocidad de reacción se mide como la cantidad de producto formado o de reactivo consumido por unidad de tiempo.
- Aumentar la concentración de los reactivos incrementa la velocidad porque se producen más choques.
- Una mayor superficie de contacto entre reactivos en distinto estado de agregación aumenta la frecuencia de choques.
- Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de las partículas y la probabilidad de superar la energía de activación.
- La combustión de materia orgánica produce dióxido de carbono y agua; la fotosíntesis transforma CO2 y H2O en compuestos orgánicos y oxígeno.
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Teoría de Colisiones: El Mecanismo Fundamental de las Reacciones Químicas
La Teoría de Colisiones establece que las partículas de los reactivos (moléculas, átomos o iones) chocan continuamente entre ellas y, como consecuencia del impacto, algunos enlaces pueden llegar a romperse. En tal caso, los átomos o grupos de átomos quedan momentáneamente desligados y tienden a enlazarse de nuevo. Si lo hacen en disposición distinta a la del original, se formarán nuevas sustancias (los productos), y la reacción química habrá tenido lugar.
El choque entre partículas es una condición indispensable para que se produzca la reacción, pero no es el único requisito. Para que la reacción se produzca es indispensable que el choque sea eficaz. Para ello, deben darse las siguientes circunstancias:
Condiciones para un Choque Eficaz
- Orientación adecuada: Las partículas deben chocar con una orientación adecuada, de forma que en el punto de colisión haya enlaces débiles que puedan romperse.
- Energía mínima (Velocidad): Las partículas deben tener un mínimo de velocidad (energía de activación). Cuanto más elevada sea la temperatura, tanto mayor será la velocidad de las partículas y, por tanto, habrá mayor probabilidad de que cuando choquen se rompan los enlaces.
Velocidad de Reacción Química
Las reacciones químicas suceden con velocidades muy diversas. Algunas necesitan millones de años, como la formación natural del petróleo, y otras son tan rápidas que suceden en un instante, como las explosiones.
Para calcular la velocidad de una reacción se mide la cantidad o concentración de producto que se forma, o de reactivo que desaparece, por unidad de tiempo.
Factores que Afectan la Velocidad de Reacción
La velocidad de una reacción depende de la naturaleza misma de la reacción, pero también de las condiciones en las que se lleva a cabo. A continuación, veremos los principales factores que influyen en la velocidad.
Concentración de los Reactivos
En las reacciones en estado gaseoso o en disolución, la velocidad de reacción se incrementa cuando aumenta la concentración de los reactivos. La explicación es que a mayor concentración de reactivos, más choques se producirán, aumentando la probabilidad de choques eficaces.
Superficie de Contacto
En las reacciones en las cuales los reactivos presentan estados de agregación diferentes (por ejemplo, un sólido que reacciona con un líquido o un gas), la velocidad de reacción depende de la extensión de la superficie de contacto entre los reactivos: a mayor superficie de contacto, mayor será la frecuencia de los choques.
Temperatura
La velocidad de reacción aumenta si se incrementa la temperatura, y disminuye si desciende. La explicación es que la velocidad de las partículas depende directamente de la temperatura, lo que incrementa la energía cinética y la probabilidad de alcanzar la energía de activación.
Ejemplos de Reacciones Químicas Relevantes
La Combustión
La combustión es una reacción en la que una sustancia, llamada combustible, reacciona con otra, llamada comburente (generalmente oxígeno), y se produce un gran desprendimiento de energía. Las reacciones de combustión de materia orgánica producen dióxido de carbono y agua.
La Fotosíntesis
Las plantas utilizan la luz del Sol para fabricar las sustancias que necesitan mediante este proceso. Los reactivos empleados en la fotosíntesis son dióxido de carbono y agua, y los productos son compuestos orgánicos complejos y oxígeno. La reacción se representa de la siguiente manera:
Ecuación de la Fotosíntesis
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Preguntas frecuentes
¿Qué dice la Teoría de Colisiones?
Establece que las partículas de los reactivos chocan continuamente y que, si el choque es eficaz, se rompen enlaces y se forman nuevas sustancias. El choque es necesario, pero debe ser eficaz para que la reacción ocurra.
¿Qué condiciones debe cumplir un choque eficaz?
Las partículas deben chocar con una orientación adecuada, de forma que haya enlaces débiles que puedan romperse, y deben tener una energía mínima, conocida como energía de activación.
¿Cómo afecta la temperatura a la velocidad de reacción?
Al aumentar la temperatura, las partículas se mueven más rápido, lo que aumenta la probabilidad de que los choques rompan los enlaces. Por eso la velocidad de reacción aumenta con la temperatura y disminuye si esta desciende.
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