- Factors que afecten la velocitat d'una reacció
- Mida de les partícules de les substàncies
- Estat físic de les substàncies
- Concentració dels reactius
- temperatura
- catalitzadors
- referències
La velocitat d'una reacció química és la rapidesa en què ocorre la transformació d'unes substàncies anomenades reactius, en altres substàncies anomenades productes. Els factors que afecten la velocitat poden ser diversos; naturalesa dels reactius, mida de les partícules, estat físic de les substàncies…
Els reactius, poden ser àtoms o molècules que xoquen o xoquen entre si ocasionant una ruptura d'enllaços entre ells. Després de la ruptura, es creen nous enllaços i es formen els productes.
Si al menys un dels reactius es consumeix totalment en la reacció, formant totalment el producte, es diu que la reacció és completa i es dirigeix en un sol sentit.
En alguns casos els productes formats tornen novament a col·lisionar i trencar els seus enllaços per reorganitzar-se i convertir-se una altra vegada en els reactius. A això se li denomina reacció inversa.
Ambdues reaccions ocorren a diferents velocitats, però quan la velocitat de la reacció directa iguala la velocitat de la reacció inversa, s'estableix un equilibri cinètic, el que vol dir que la reacció està en equilibri.
Factors que afecten la velocitat d'una reacció
Tota reacció química està subjecta a una sèrie de factors, que fan que la velocitat de la mateixa transcorri d'una manera ràpida o lenta. Trobem reaccions que succeeixen en segons, com les explosions, i altres que triguen una mica més, com l'oxidació d'una vareta de ferro posat a la intempèrie.
Aquests factors que afecten la velocitat d'una reacció química són:
Mida de les partícules de les substàncies
També es coneix com a superfície de contacte. Si les substàncies tenen una superfície de contacte àmplia, és a dir són molt compactes, la reacció és més lenta que quan la superfície de contacte és petita.
Un exemple és la reacció de l'Alka seltzer en tauleta i Alka seltzer en pols. El Alka seltzer és una barreja d'àcid acetilsalicílic, amb bicarbonat de sodi, fosfat de calci i àcid cítric.
Si les substàncies són espècies atòmiques, també presenten una variació en la seva reactivitat causa de la mida de l'àtom ia la quantitat d'electrons en el seu últim nivell.
A causa d'això, el sodi (Na), reacciona amb l'aigua en forma violenta comparat amb el calci (Ca). De la mateixa manera, el ferro (Fe) s'oxida fàcilment per l'acció de el vapor d'aigua present en l'aire de l'ambient, comparat amb el plom (Pb) la reacció és molt més lenta.
Les espècies iòniques presenten una reactivitat molt alta (velocitats de reacció baixa), si es comparen amb les seves espècies neutres. Així, el Mg +2, és més reactiu que el Mg.
Estat físic de les substàncies
L'estat d'agregació de les substàncies reaccionants també influeix en la velocitat de reacció. En l'estat sòlid, les partícules (àtoms), es troben molt juntes entre si, de manera que la mobilitat entre elles és molt poca, sent les col·lisions molt lentes.
En l'estat líquid les partícules tenen més mobilitat, la qual cosa fa que les reaccions siguin més ràpides comparades amb l'estat sòlid.
En l'estat gasós la reacció té una velocitat molt més gran, gràcies a separació tan gran que hi ha entre les partícules dels reactius.
Per augmentar la velocitat de reacció d'una substància, es pot dissoldre en aigua, de manera que les molècules es solubilicen i augmenti la mobilitat entre ella.
Concentració dels reactius
La concentració d'una substància fa referència a la quantitat de partícules (àtoms, ions o molècules) que es troben en un volum determinat.
En una reacció química, si hi ha molta quantitat de partícules, el nombre de col·lisions entre elles serà molt alta, de manera que la velocitat de la reacció serà alta.
A major concentració de les substàncies reaccionants, major serà la velocitat de reacció de formació dels productes.
temperatura
En un sistema conformat per reactius, totes les partícules que el conformen estan en moviment, ja sigui vibrant, com succeeix en les substàncies sòlides, o desplaçant-se en el cas de líquids i gasos.
En ambdós casos s'observa E vibracional i E cinètica respectivament. Aquestes energies són directament proporcionals a la temperatura a la qual es troba el sistema.
A l'augmentar la temperatura de el sistema, els moviments moleculars de les substàncies augmenten.
Les col·lisions entre elles és cada vegada més fort, suficient com perquè es produeixi la ruptura i formació d'enllaços, superant l'obstacle que constitueix l'energia d'activació Ea.
A l'augmentar la temperatura de sistema, augmenta la reactivitat i la velocitat de la reacció és menor per tant més ràpida.
catalitzadors
Són substàncies químiques que influeixen en una reacció química, ja sigui augmentant la velocitat de reacció o disminuint-la. La seva característica principal és que no participa en la reacció química, el que vol dir que a l'acabar la reacció, es pot aïllar de el sistema.
Un exemple és la hidrogenació d'un compost orgànic insaturat amb hidrur de liti i alumini com a catalitzador:
CH3 - CH = CH - CH3 + H2 CH3 - C2 - CH2 - CH3
En una equació química el catalitzador es col·loca sobre de la fletxa que indica el sentit de la reacció.
En una reacció química pot succeir que tant el catalitzador com les substàncies reaccionants no es troben en el mateix estat físic, a aquest tipus de sistemes se'ls coneix com "heterogeni".
A aquests se'ls denomina catalitzadors de contacte. Els catalitzadors "homogenis" són els que tenen el mateix estat físic dels reaccionants i se'ls denomina de transport.
referències
- Levine, I. Fisicoquímica. vol.2. McGraw-Hill 2004
- Capparelli, Alberto Luis Fisicoquímica bàsica. E-Book.
- Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016).Cinética de les reaccions químiques. Recuperat: zaloamati.azc.uam.mx.
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. Factors That Affect the Rate of a Chemical Reaction. Recuperat: thoughtco.com.