La entrevista

Cintica qumicaReaccin qumicaClases de reacciones qumicasVelocidad de reaccinEquilibrio qumicoConstante de equilibrio y factores que lo afectanral lpez07/09/2011Cintica qumicaEstecampoestudialas velocidades de los procesos qumicos en funcin de la concentracin de las especies que reaccionan, de los productos de reaccin, de los catalizadores e inhibidores, de los diferentes medios disolventes, de la temperatura, y de todas las dems variables que pueden afectar a la velocidad de una reaccin. La cintica qumica busca la relacin entre la forma precisa en que vara la velocidad de reaccin con el tiempo, y la naturaleza de las colisiones intermoleculares (que controlan la velocidad) implicadas en la generacin de los productos de reaccin. La mayora de las reacciones implican una serie de procesos etapa a etapa, cuya suma corresponde a las proporciones (o estequiometra) en que se combinan los reactivos y se forman los productos. Sin embargo, slo una de ellas es generalmente la etapa determinante de la velocidad (EDV), siendo las otras mucho ms rpidas. El qumico fsico puede deducir el mecanismo de una reaccin determinando la naturaleza de la EDV a partir del anlisis matemtico de la cintica de la reaccin, e investigando cmo afectan las condiciones de la reaccin a esta etapa (por ejemplo, el disolvente, otras especies y la temperatura), o cmo esas condiciones generan otros procesos en la EDV. Reaccin qumica

Unareaccin qumicaocambio qumicoes todo proceso qumico en el cual dos o ms sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un factor energtico, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden serelementosocompuestos. Un ejemplo de reaccin qumica es la formacin dexido de hierroproducida al reaccionar eloxgenodel aire con elhierro.A la representacin simblica de las reacciones se les llamaecuaciones qumicas.Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reaccin qumica. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar segn cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reaccin qumica. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el nmero de cada tipo detomopresente, lacarga elctricay lamasatotal.

Clases de reacciones qumicasNombreDescripcinRepresentacinEjemploReaccin de sntesisElementos o compuestos sencillos que se unen para formar un compuesto ms complejo.La siguiente es la forma general que presentan este tipo de reacciones:A+B ABDonde A y B representan cualquier sustancia qumica.Un ejemplo de este tipo de reaccin es la sntesis del cloruro de sodio:2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s)Reaccin de descomposicinUn compuesto se fragmenta en elementos o compuestos ms sencillos. En este tipo de reaccin un solo reactivo se convierte en zonas o productos.AB A+BDonde A y B representan cualquier sustancia qumica.Un ejemplo de este tipo de reaccin es la descomposicin del agua:2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)Reaccin de desplazamientoo simple sustitucinUn elemento reemplaza a otro en un compuesto.A + BC AC + BDonde A, B y C representan cualquier sustancia qumica.Un ejemplo de este tipo de reaccin se evidencia cuando el hierro(Fe) desplaza al cobre(Cu) en el sulfato de cobre (CuSO4):Fe + CuSO4 FeSO4+ CuReaccin de doble desplazamiento o doble sustitucinLos iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes.AB + CD AD + BCDonde A, B, C y D representan cualquier sustancia qumica.Veamos un ejemplo de este tipo de reaccin:NaOH + HCl NaCl + H2OVelocidad de reaccin

Enalgunoscasos,como en la combustin, las reacciones se producen de forma rpida. Otras reacciones, como la oxidacin, tienen lugar con lentitud. La cintica qumica, que estudia la velocidad de las reacciones, contempla tres condiciones que deben darse a nivel molecular para que tenga lugar una reaccin qumica: las molculas deben colisionar, han de estar situadas de modo que los grupos que van a reaccionar se encuentren juntos en un estado de transicin entre los reactivos y los productos, y la colisin debe tener energa suficiente (energa de activacin) para que se alcance el estado de transicin y se formen los productos. Lasreaccionesrpidas se dan cuando estas tres condiciones se cumplen con facilidad. Sin embargo, si uno de los factores presenta cierta dificultad, la reaccin resulta especialmente lenta. Lavelocidaddelareaccin aumenta en presencia de un catalizador, una sustancia que no resulta alterada o se regenera, por lo que el proceso contina. La mezcla de gases hidrgeno y oxgeno a temperatura ambiente no explota, pero si se aade platino en polvo la mezcla explosiona al cubrirse la superficie del platino con el oxgeno adsorbido. Los tomos de platino alargan los enlaces de las molculas de O2, debilitndolos y rebajando la energa de activacin. Los tomos de oxgeno reaccionan rpidamente con molculas de hidrgeno, colisionando contra ellas y formando agua y regenerando el catalizador. Las fases por las que pasa una reaccin constituyen el mecanismo de reaccin. Lavelocidaddelareaccin puede modificarse no slo con catalizadores, sino tambin mediante cambios en la temperatura y en las concentraciones. Al elevar la temperatura se incrementa la velocidad a causa del aumento de la energa cintica de las molculas de los reactivos, lo que provoca un mayor nmero de colisiones por segundo y hace posible la formacin de estados de transicin. Con el aumento de la concentracin se consigue incrementar la velocidad de la reaccin, al aumentar el nmero y la velocidad de las colisiones moleculares.

Equilibrio qumico

Amedidaquelareaccin tiene lugar, disminuye la concentracin de los reactivos segn se van agotando. Del mismo modo, la velocidad de la reaccin tambin decrece. Al mismo tiempo aumentan las concentraciones de los productos, tendiendo a colisionar unos con otros para volver a formar los reactivos. Por ltimo, la disminucin de la velocidad de la reaccin directa se equipara al incremento de la velocidad de la reaccin inversa, y cesa todo cambio. El sistema est entonces en equilibrio qumico, en el que las reacciones directa e inversa tienen lugar a la misma velocidad.Loscambiosensistemas en equilibrio qumico se describen en el principio de Le Chtelier, que debe su nombre al cientfico francs Henri Louis Le Chtelier. Segn este principio, cualquier intento de cambio en un sistema en equilibrio provoca su reaccin para compensar dicho cambio. Constante de equilibrio y factores que lo afectanEn unareaccin qumicaen general:

laconstante de equilibriopuede ser definida como:

donde {A} es laactividad(cantidad adimensional) de la sustancia qumica A y as sucesivamente. Es solo una convencin el poner las actividades de losproductoscomo numerador y de losreactivoscomo denominadores.Para el equilibrio en losgases, la actividad de un componente gaseoso es el producto de los componentes de lapresin parcialy del coeficiente defugacidad.Para el equilibrio en unasolucin, la actividad es el producto de laconcentraciny el coeficiente de actividad. Es una practica comn el determinar las constantes de equilibrio en un medio de fuerzas inicas altas. Bajo esas circunstancias, el cociente de los coeficientes de actividad son constantes efectivamente y la constante de equilibrio es tomada para ser un cociente de concentracin.Todas las constantes de equilibrio dependen de latemperaturay lapresin(o elvolumen).El conocimiento de las constantes de equilibrio es esencial para el entendimiento de muchos procesos naturales como la transportacin deoxgenopor lahemoglobinaen la sangre o lahomeostasiscido-base en el cuerpo humano.Las constantes de estabilidad, constantes de formacin, constantes de enlace, constantes de asociacin y disociacin son todos tipos de constantes de equilibrio.