Fundamentos de Termoquímica y Cinética Química: Conceptos Esenciales

1. Ley de Hess

Cuando una reacción química puede expresarse como suma algebraica de otras, su entalpía de reacción es igual a la suma algebraica de las entalpías de las reacciones intermedias.

2. Velocidad de una reacción química

La velocidad de reacción es la variación de la concentración de un determinado reactivo o producto en la unidad de tiempo.

Teorías fundamentales

• Teoría de colisiones: El choque entre moléculas debe ser eficaz. Para ello, las moléculas deben tener suficiente energía cinética para romper los enlaces (energía de activación) y el choque debe tener la orientación adecuada.
• Teoría del estado de transición: Mide cómo va cambiando la energía del sistema, el estado intermedio (estado de transición) y la especie intermedia (complejo activado). El complejo activado, en equilibrio con los reactivos, es la especie más energética y, por tanto, inestable, descomponiéndose rápidamente. Para llegar al complejo activado, hay que absorber la llamada energía de activación.

La energía de activación del proceso directo es la diferencia de energía entre el complejo activado y los reactivos; la energía de activación del proceso inverso es la diferencia entre el complejo activado y los productos.

3. Factores que influyen en la velocidad

• Las reacciones que no implican un reajuste de enlaces suelen ser muy rápidas (generalmente reacciones de iones), mientras que las de enlaces covalentes necesitan ser activadas.
• La velocidad aumenta con la concentración de las especies reaccionantes. Las reacciones entre gases son más rápidas; si interviene un sólido, cuanto más pulverizado se encuentre, mayor será su superficie de contacto y, por tanto, mayor la velocidad.
• La velocidad aumenta con la temperatura. Al elevarla, aumenta el porcentaje de moléculas con energía cinética suficiente y el número de choques será mayor.
• Presencia de catalizadores e inhibidores: Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción sin consumirse en ella (catálisis). Sus características son:
  • Se recuperan al final del proceso; no son ni reactivos ni productos.
  • No alteran las variables termodinámicas.
  • Reducen las energías de activación.
  • Son muy específicos: actúan sobre una reacción concreta.
  • Su actividad solo tiene lugar en un margen muy estrecho de algunas magnitudes físicas.

Los inhibidores son sustancias que ralentizan la velocidad de la reacción, aunque su mecanismo de actuación es diferente al de los catalizadores.