Fundamentos de la Cinética Química y el Equilibrio Dinámico
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Teoría de las Colisiones
La idea básica señala que, para que los reactivos puedan convertirse en productos, deben producirse choques entre las moléculas de las sustancias de partida. Para que las moléculas reaccionen, primero debe producirse un choque efectivo entre ellas.
El Equilibrio Químico
En todo proceso reversible, cuando se hacen reaccionar inicialmente los reactivos, llega un momento en que la reacción se detiene sin que las sustancias iniciales hayan desaparecido completamente. Cuando se llega a esta situación, las cantidades de todas las especies químicas permanecen constantes. Este sistema se llama equilibrio químico.
Todas las reacciones se producen en un sistema cerrado y a temperatura constante. Finalmente, alcanzan un estado de equilibrio químico en el cual las concentraciones de los reactivos y los productos no cambian con el tiempo.
Factores que Afectan la Velocidad de Reacción
La velocidad a la que ocurre una reacción química está influenciada por diversos factores:
Naturaleza de los Reactivos
Una reacción química será tanto más lenta cuanto mayor sea su energía de activación.
Concentración
Un aumento de concentración provoca que la frecuencia de choques se incremente, acelerando la reacción.
Grado de Subdivisión (Superficie de Contacto)
En las reacciones químicas en las que participan sólidos o líquidos, si la superficie de contacto de estas sustancias se incrementa, un mayor número de moléculas pueden chocar. La reacción será más rápida.
Temperatura
A medida que la temperatura aumenta, lo hace también la energía cinética media de las moléculas. El aumento de las velocidades de las moléculas ocasiona una mayor frecuencia de choque y un mayor número de choques efectivos.
Catalizadores
La presencia de un catalizador proporciona un camino alternativo para la reacción química. El catalizador interacciona con las sustancias participantes, facilitando el proceso global que tiene lugar sin consumirse en el proceso.
Criterios de Equilibrio (Cociente de Reacción Qc vs. Constante Kc)
El cociente de reacción (Qc) permite determinar la dirección en la que evolucionará un sistema para alcanzar el equilibrio, comparándolo con la constante de equilibrio (Kc):
Qc < Kc: No hay equilibrio. El sistema debe consumir parte de los reactivos, aumentando las cantidades de los productos de reacción. (Reactivos → Productos).
Qc = Kc: Equilibrio alcanzado.
Qc > Kc: No hay equilibrio. El sistema debe consumir parte de los productos, aumentando las cantidades de los reactivos. (Productos → Reactivos).
Efecto de la Temperatura en la Constante de Equilibrio (Kp)
La variación de la constante de equilibrio (Kp) con la temperatura depende de la naturaleza energética de la reacción:
Reacción Exoenergética (ΔH < 0)
Si la Temperatura (T) aumenta → Kp disminuye.
Si la Temperatura (T) disminuye → Kp aumenta.Reacción Endoenergética (ΔH > 0)
Si la Temperatura (T) aumenta → Kp aumenta.
Si la Temperatura (T) disminuye → Kp disminuye.
Principio de Le Châtelier
Cuando modificamos, por una acción exterior, el estado de equilibrio de un sistema químico, este siempre evoluciona en el sentido que contrarreste la modificación producida, de manera que llegue a un nuevo estado de equilibrio.