Fundamentos de Cinética Química y Reacciones Ácido-Base

Velocidad de Reacción

La velocidad de reacción se define como el cambio en la concentración de un reactivo o producto en un tiempo determinado.

Ley de Velocidad

La ley de velocidad es una expresión matemática que relaciona la velocidad de una reacción con la concentración de los reactivos. La constante k (de proporcionalidad) depende de la naturaleza del reactivo y la temperatura. En condiciones determinadas (estándar), su valor es siempre el mismo, independientemente de la concentración. Si el valor de k es alto, la reacción es rápida.

La suma de los exponentes de las concentraciones de los reactivos (n y m) se conoce como orden total de la reacción. El orden de una reacción permite entender la dependencia de la velocidad de una reacción con las concentraciones de los reactivos o productos.

Factores que Afectan la Velocidad de Reacción

Diversos factores pueden influir significativamente en la velocidad a la que ocurre una reacción química:

• Naturaleza de las Sustancias Reaccionantes

  Entre iones, la reacción es muy rápida; entre compuestos covalentes, es variada. Las sustancias en estado sólido reaccionan lentamente, a diferencia de las que están en estado líquido y gaseoso.

• Concentración de los Reactantes

  Cuanto más concentrados estén los reactantes, más rápida será la reacción, ya que se aumenta la frecuencia de las colisiones entre las moléculas.

• Temperatura

  A mayor temperatura, las moléculas poseen mayor energía cinética, lo que incrementa la posibilidad de colisiones efectivas y, por ende, la velocidad de reacción.

• Estado de División de los Reactantes (Superficie de Contacto)

  Para reactantes sólidos, cuanto más finamente dividido esté el material (mayor superficie de contacto), mayor será la posibilidad de reacción.

• Catalizador

  La presencia de un catalizador disminuye la energía de activación necesaria para que la reacción ocurra, lo que acelera significativamente la velocidad de reacción. Los inhibidores, por el contrario, ralentizan la reacción.

Reacciones Ácido-Base

Las reacciones ácido-base son fundamentales en química y se definen por las propiedades de las sustancias involucradas:

• Sustancias Ácidas

  Se definen como aquellas soluciones de sabor agrio, que reaccionan con metales (desprendiendo gas hidrógeno), conducen electricidad (son electrolitos) y reaccionan con las bases formando sustancias que llevan a la neutralidad (sal y agua, proceso conocido como neutralización).

• Sustancias Básicas

  En cambio, las sustancias básicas tienen sabor amargo, son jabonosas al tacto y también son electrolitos.

Escala de pH

Toda sustancia conocida tiene un pH asociado, el cual se puede encontrar en una escala cuyo rango es de 0 a 14 y es una escala logarítmica de base 10.

Neutralización

La neutralización es la reacción entre un ácido y una base que da como resultado sal + H₂O.

Consideraciones sobre el pH:

• La acidez aumenta a medida que aumenta la concentración de protones (H⁺).
• Mientras más cercana a los extremos de la escala de pH (0 o 14), las sustancias son más corrosivas o dañinas.
• Solo el agua destilada pura tiene pH neutro (pH = 7).
• Cuanto más cercano al 0, más ácida es la sustancia.
• Si el pH está más cerca del 14, la concentración de protones (H⁺) es muy baja, indicando una sustancia básica.