Teories de la Cinètica Química: Col·lisions i Complex Activat

Model Cinètic de Col·lisions (Gilbert Lewis, 1920)

Aquesta teoria explica com els canvis en les condicions afecten la velocitat de reacció a nivell molecular.

Efecte de la Temperatura i el Volum

1. Augment de la temperatura a volum constant

   Un augment de la temperatura mantenint el volum constant implica que tindrem més molècules de reactiu amb una energia cinètica mínima per produir xocs efectius (és a dir, més proporció de xocs efectius) i, per tant, augmentarà la velocitat de la reacció. Així doncs, en augmentar la temperatura, la probabilitat que les molècules xoquin augmenta i, per tant, augmentarà la velocitat de la reacció.

2. Augment del volum a temperatura constant

   Un augment del volum mantenint la temperatura constant implica que la concentració de les partícules reaccionants disminuirà. Això fa que la probabilitat que es produeixin xocs efectius que donin lloc a la reacció també disminueixi i, per tant, també ho farà la velocitat de la reacció. En augmentar el volum, la probabilitat de xocar de les molècules disminueix i, per tant, disminuirà la velocitat de la reacció.

Factors que Afecten la Velocitat de Reacció

1. Concentració dels reactius.
2. Naturalesa, estat físic i grau de divisió.
3. Temperatura i pressió.

4. El paper dels Catalitzadors

   Un catalitzador és una substància que s’afegeix a la reacció, sense consumir-se, i augmenta la velocitat de reacció. Aquest modifica el mecanisme de la reacció i aconsegueix que el nou mecanisme disminueixi l’energia d’activació, augmentant així la velocitat de la reacció.

   La velocitat d’una reacció és proporcional al nombre de xocs entre les molècules de reactius per unitat de volum i temps.

   Energia d'Activació

   L’energia d’activació és l’energia cinètica mínima que cal que assoleixin les molècules de reactiu per reaccionar quan xoquen: com més petita sigui, més alta serà la velocitat.

   Si la reacció es fa en presència d’un catalitzador, la reacció global serà la mateixa i, per tant, la variació d’entalpia de la reacció no es modifica, ja que només depèn de l’entalpia de reactius i productes. Així doncs, un catalitzador no modifica l’entalpia de la reacció.

Teoria del Complex Activat (Henry Eyring, 1935)

La Teoria del Complex Activat de Henry Eyring (1935) explica les reaccions químiques com un procés en què les molècules reaccionants formen un estat intermedi altament energètic, anomenat complex activat o estat de transició.

Aquest complex es forma al llarg de la coordenada de reacció, al punt més alt de la barrera d'energia d'activació.

Fonaments i Aplicacions

• Eyring vincula aquesta teoria amb la mecànica estadística, desenvolupant l'equació de velocitat en termes d'energia i temperatura.
• La teoria considera que, una vegada que el complex activat supera la barrera, pot dissociar-se en productes o tornar als reactius.
• És clau en models com la teoria del pas únic i introdueix conceptes com la freqüència de descomposició i el factor preexponencial.

Conclusió de la Teoria

En resum, la teoria proporciona una explicació molecular i quantitativa de la velocitat de reaccions químiques basant-se en propietats termodinàmiques.