5 Factores que afectan a la velocidad de reacción

La velocidad de una reacción química es la rapidez en la que ocurre la transformación de unas sustancias llamadas reactivos, en otras sustancias llamadas productos. Los factores que afectan a la velocidad pueden ser varios; naturaleza de los reactivos, tamaño de las partículas, estado físico de las sustancias…

Los reactivos, pueden ser átomos o moléculas que colisionan o chocan entre sí ocasionando una ruptura de enlaces entre ellos. Tras la ruptura, se crean nuevos enlaces y se forman los productos. 

Si al menos uno de los reactivos se consume totalmente en la reacción, formando totalmente el producto, se dice que la reacción es completa y se dirige en un solo sentido.

En algunos casos los productos formados vuelven nuevamente a colisionar y romper sus enlaces para reorganizarse y convertirse otra vez en los reactivos. A esto se le denomina reacción inversa.

Ambas reacciones ocurren a diferentes velocidades, sin embargo cuando la velocidad de la reacción directa iguala a la velocidad de la reacción inversa, se establece un equilibrio cinético, lo que quiere decir que la reacción está en equilibrio.

Factores que afectan la velocidad de una reacción

Toda reacción química está sujeta a una serie de factores, que hacen que la velocidad de la misma transcurra de una forma rápida o lenta. Encontramos reacciones que suceden en segundos, como las explosiones, y otras que tardan un poco más, como la oxidación de una varilla de hierro puesto a la intemperie.

Estos factores que afectan la velocidad de una reacción química son:

Tamaño de las partículas de las sustancias

También se conoce como superficie de contacto. Si las sustancias tienen una superficie de contacto amplia, es decir son muy compactas, la reacción es más lenta que cuando la superficie de contacto es pequeña.

Un ejemplo es la reacción del Alka seltzer en tableta y Alka seltzer en polvo. El Alka seltzer es una mezcla de ácido acetil salicílico, con bicarbonato de sodio, fosfato de calcio y ácido cítrico.

Si las sustancias son especies atómicas, también presentan una variación en su reactividad debido al tamaño del átomo y a la cantidad de electrones en su último nivel.

Debido a esto, el sodio (Na), reacciona con el agua en forma violenta comparado con el calcio (Ca). De igual manera, el hierro (Fe) se oxida fácilmente por la acción del vapor de agua presente en el aire del ambiente, comparado con el plomo (Pb) cuya reacción es mucho más lenta.

Las especies iónicas presentan una reactividad muy alta (velocidades de reacción baja), si se comparan con sus especies neutras. Así, el Mg+2, es más reactivo que el Mg.

Estado físico de las sustancias

El estado de agregación de las sustancias reaccionantes también influye en la velocidad de reacción. En el estado sólido, las partículas (átomos), se encuentran muy juntas entre sí, por lo que la movilidad entre ellas es muy poca, siendo las colisiones muy lentas.

En el estado líquido las partículas tienen más movilidad, lo que hace que las reacciones sean más rápidas comparadas con el estado sólido.

En el estado gaseoso la reacción tiene una velocidad mucho mayor, gracias a separación tan grande que hay entre las partículas de los reactivos.

Para aumentar la velocidad de reacción de una sustancia, se puede disolver en agua, de tal forma que las moléculas se solubilicen y aumente la movilidad entre ella.

Concentración de los reactivos

La concentración de una sustancia hace referencia a la cantidad de partículas (átomos, iones o moléculas) que se encuentran en un volumen determinado.

En una reacción química, si hay mucha cantidad de partículas, el número de colisiones entre ellas será muy alta, por lo que la velocidad de la reacción será alta.

A mayor concentración de las sustancias reaccionantes, mayor va a ser la velocidad de reacción de formación de los productos.

Temperatura

En un sistema conformado por reactivos, todas las partículas que lo conforman están en movimiento, ya sea vibrando, como sucede en las sustancias sólidas, o desplazándose en el caso de líquidos y gases.

En ambos casos se observa E vibracional y E cinética respectivamente. Estas energías son directamente proporcionales a la temperatura a la que se encuentra el sistema.

Al aumentar la temperatura del sistema, los movimientos moleculares de las sustancias aumentan.

Las colisiones entre ellas es cada vez más fuerte, suficiente como para que se produzca la ruptura y formación de enlaces, superando el obstáculo que constituye la energía de activación Ea.

Al aumentar la temperatura del sistema, aumenta la reactividad y la velocidad de la reacción es menor por tanto más rápida.

Catalizadores

Son sustancias químicas que influyen en una reacción química, ya sea aumentando la velocidad de reacción o disminuyéndola. Su característica principal es que no participa en la reacción química, lo que quiere decir que al terminar la reacción, se puede aislar del sistema.

Un ejemplo es la hidrogenación de un compuesto orgánico insaturado con hidruro de litio y aluminio como catalizador:

CH3 – CH = CH – CH3 + H2 CH3 – C2 – CH2 – CH3

En una ecuación química el catalizador se coloca encima de la flecha que indica el sentido de la reacción.

En una reacción química puede suceder que tanto el catalizador como las sustancias reaccionantes no se encuentran en el mismo estado físico, a este tipo de sistemas se les conoce como “heterogéneo”.

A estos se les denomina catalizadores de contacto. Los catalizadores “homogéneos” son los que tienen el mismo estado físico de los reaccionantes y se les denomina de transporte.

Referencias

  1. Levine, I. Fisicoquímica. vol.2. McGraw-Hill 2004
  2. Capparelli , Alberto Luis Fisicoquímica básica. E-Book.
  3. Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016).Cinética de las reacciones químicas. Recuperado: zaloamati.azc.uam.mx.
  4. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. Factors That Affect the Rate of a Chemical Reaction. Recuperado: thoughtco.com.
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