Velocidad de Reacción Química: Factores y Teorías Clave

Definición de Velocidad de Reacción

La velocidad de un proceso químico se define como el cambio en la concentración de reactivos o productos con respecto al tiempo en dicho proceso. Es decir, la velocidad de reacción es la variación en el tiempo de la concentración de una sustancia determinada que interviene en la reacción.

Ecuación General de Velocidad

Para una reacción general: aA + bB → cC + dD

Se puede definir una única velocidad para la reacción.

Ecuación Cinética

La ecuación de velocidad o ecuación cinética es aquella que relaciona las concentraciones con la velocidad. Es importante destacar que no se puede determinar estequiométricamente.

Una forma general de la ecuación de velocidad es:

v = k[A]^α[B]^β[C]^γ...

Donde:

• A, B y C son reactivos.
• α, β, γ... son números determinados experimentalmente.

Orden de Reacción

La suma de α + β + γ... se llama orden de reacción. Cada uno de los sumandos se denomina orden parcial con respecto a A, B, C, etc. El orden de reacción representa el número de moléculas que deben chocar para que tenga lugar la reacción.

Mecanismo de Reacción

El mecanismo de la reacción es la secuencia detallada de las reacciones simples que se producen a través de moléculas, iones o radicales activados, y que forman la reacción global. En ella pueden aparecer sustancias que no son ni productos ni reactivos y que llamamos intermedios de la reacción. La etapa más lenta (limitante) determina la velocidad de la reacción.

Teorías que Explican la Velocidad de Reacción

Teoría de las Colisiones

Esta teoría postula que las moléculas chocan entre sí, y en estos choques se puede producir un reordenamiento de los elementos que están enlazados. A esto se le llama reacción química. Sin embargo, solo son válidos los choques eficaces, que son aquellos en los que las moléculas tienen suficiente energía cinética (energía de activación) y se producen con una orientación adecuada.

Teoría del Estado de Transición

Según esta teoría, la reacción ocurre cuando se aporta una cantidad de energía llamada energía de activación, formándose un complejo activado. En este complejo, todavía no se han roto completamente los enlaces de los reactivos, pero ya se han empezado a formar los de los productos. Este complejo activado es inestable y se descompone, liberando la energía de activación del proceso inverso.

Factores que Influyen en la Velocidad de Reacción

• Naturaleza de los reactivos: Depende de si la reacción es una disolución o una reacción entre reactivos de igual o distinto estado.
• Concentración de los reactivos: A mayor concentración, mayor velocidad de reacción.
• Temperatura: Al aumentar la temperatura, aumenta la energía cinética de las moléculas, incrementando la probabilidad de choques eficaces.
• Catalizadores: Son sustancias que, sin consumirse en la reacción, modifican su velocidad. Los catalizadores positivos aumentan la velocidad, mientras que los negativos (o inhibidores) la disminuyen. Afectan de igual manera la velocidad de las reacciones directa e inversa, por lo que no modifican el equilibrio químico.