Reacciones Exergónicas y Cinética Química: Factores que Influyen en la Velocidad de Reacción

Reacciones Exergónicas y su Relación con la Entropía

En las reacciones exergónicas, el cambio en la entalpía (ΔH) puede ser negativo, cero o incluso positivo, pero el cambio en la energía libre de Gibbs (ΔG) siempre debe ser negativo. Como se puede observar en la ecuación, el término (TΔS) está precedido por un signo menos. Por lo tanto, cuanto mayor sea el aumento de entropía (ΔS más grande), más negativo será ΔG, lo que significa que la reacción será más exergónica. Existen algunas generalizaciones que se pueden utilizar a menudo al considerar la variación de entropía asociada a una reacción química:

• Mientras aumenta el número de partículas en el sistema, aumenta el desorden (ΔS > 0).
• Mientras aumenta el volumen dentro del cual las partículas pueden moverse, aumenta la cantidad de desorden (ΔS > 0).
• Mientras aumenta la temperatura de un sistema, el movimiento de las partículas aumenta y aumenta el desorden (ΔS > 0).

Cinética Química

Mecanismos de Reacción

Se llama molecularidad al número de moléculas de reactivos que colisionan simultáneamente para formar el complejo activado en una reacción elemental. Se trata de un número entero y positivo. Así, hablamos de reacciones unimoleculares, bimoleculares, trimoleculares, etc. Es raro que en una reacción intervengan más de tres moléculas, pues es muy poco probable que choquen entre sí simultáneamente con la energía y orientación adecuadas.

Por dicha razón, la mayoría de las reacciones suceden en etapas. El conjunto de estas etapas se conoce como mecanismos de reacción. Las sustancias que van apareciendo y que no son los productos finales se conocen como intermediarios de reacción. La velocidad de la reacción dependerá de las sustancias que reaccionen en la etapa más lenta.

Factores que Modifican la Velocidad de una Reacción Química

• Naturaleza de las sustancias.
• Estado físico.
• Superficie de contacto o grado de pulverización (en el caso de sólidos).
• Concentración de los reactivos.
• Temperatura.
• Presencia de catalizadores.

Estado Físico de los Reactivos

Cuando los reactivos se encuentran en estado gaseoso o en disolución, las reacciones son más rápidas que si se encuentran en estado líquido o sólido.

Superficie de Contacto o Grado de Pulverización (en el caso de sólidos)

En las reacciones heterogéneas, la velocidad dependerá de la superficie de contacto entre ambas fases, siendo mayor cuanto mayor es el grado de pulverización.

Concentración de los Reactivos

En la ecuación de velocidad ya observamos la influencia que tenían los reactivos, o al menos alguno de ellos, en la velocidad de la reacción. En general, al aumentar la concentración de éstos, se produce con mayor facilidad el choque entre moléculas y aumenta la velocidad.

Temperatura

La constante de velocidad, y por tanto la velocidad de una reacción, aumenta si aumenta la temperatura, porque la fracción de moléculas que sobrepasan la energía de activación es mayor. Así, a T2 hay un mayor porcentaje de moléculas con energía suficiente para producir la reacción (área sombreada) que a T1.

Catalizadores

Intervienen en alguna etapa de la reacción, pero no se modifican, pues se recuperan al final y no aparecen en la ecuación global balanceada. Modifican el mecanismo y, por tanto, la energía de activación (Ea) de la reacción. Sin embargo, no modifican la constante de equilibrio. En conclusión, los catalizadores son específicos, ya que son característicos para un tipo de reacción o de reactivo, y son eficientes, ya que se utilizan en muy baja cantidad y se regeneran a lo largo de la reacción.