Las reacciones quimicas
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TIPOS DE REACCIONES SEGÚN LAS FASES DE LOS REACCIONANTES
Una reacción homogénea ocurre cuando los reactives y productos están en una sola fase y se desarrolla en forma homogénea en todas las partes de la fase. Una reacción heterogénea ocurre cuando las sustancias están en fases diferentes y se desarrolla sólo en la interfase, es decir, la zona de contacto entre las sustancias reaccionantes.
La rapidez de reacción
El estudio de la rapidez de una reacción y de los factores que la afectan pertenece a un área de la química llamada cinética química. La rapidez de una reacción química se refiere a la cantidad de sustancias reaccionantes que se consumen o de productos que se forman en un tiempo determinado. La rapidez de una reacción se puede entender con la teoría de las colisiones, que trata de explicar cómo reaccionan las sustancias para formar un producto. Esta teoría considera que las partículas de las sustancias reaccionantes tienen que chocar en forma efectiva para poder reaccionar. Una colisión efectiva ocurre cuando las partículas tienen la debida orientación y chocan con suficiente energía; involucra un proceso energético y un arreglo definido de las partículas reaccionantes entre sí.
Factores que afectan la rapidez de la reacción.
La temperatura de la reacción La temperatura tiene un marcado efecto sobre la rapidez de reacción, que se aprecia en muchas situaciones de la vida cotidiana. La rapidez de la mayoría de las reac,ciones químicas aumenta al ocurrir un incremento de la temperatura, y como consecuencia algunas reacciones se tornan violentas y explosivas. Aunque la rapidez de reacción no aumenta de manera uniforme con el aumento de la temperatura, hay una regla general que se aplica frecuentemente en muchas reacciones: la rapidez de reacción se duplica con el aumento de cada 10 T.
Sin embargo, hay reacciones que se tornan más lentas al aumentar la temperatura. El aumento de la rapidez de reacción por la temperatura se puede entender en forma sencilla de acuerdo con la teoría de las colisiones Por otra parte, el aumento de la temperatura también permite que las partículas alcancen más rápido la energía de activación, la energía mínima para reaccionar.
La presencia de catalizadores Los catalizadores son sustancias que modifican la rapidez de una reacción química sin consumirse o sufrir una alteración química que disminuya su capacidad de acción posterior.
Hay dos tipos de catalizadores: los catalizadores positivos, que aceleran la rapidez de una reacción y los catalizadores negativos, que la disminuyen. Por lo general, el término catalizador se usa comúnmente para referirse a una sustancia que acelera la rapidez de reacción. Ahora bien, hay sustancias llamadas inhibidores que pueden causar que un catalizador disminuya su capacidad de acelerar una reacción.
Un catalizador actúa proporcionando un camino diferente y más fácil por el que puede transcurrir la reacción y hace más rápida la reacción. La función del catalizador es bajar la energía de activación de la reacción, y así permitir que un mayor número de partículas reaccionantes alcancen más fácilmente la energía mínima para reaccionar, lo que aumenta la rapidez de la reacción en comparación con la no catalizada. NATURALEZA DE LOS REACCIONANTES
La relación existente entre la rapidez de una reacción y la estructura molecular de sus reactivos es uno de los problemas más difíciles de resolver en la química moderna. La estructura molecular de las sustancias determina su propia naturaleza, la cual influye sobre la rapidez de las reacciones químicas.
Una sustancia tiene una característica o naturaleza propia que no puede ser alterada o manipulada por un experimentador para hacer que la reacción sea más rápida o más lenta. Esa estructura particular influye sobre la rapidez de la reacción de cada sustancia. En este sentido, la naturaleza de un reaccionante es una constante y no una variable.
Concentración de los reccionantes
En la mayoría de los casos, una reacción química aumenta su rapidez al incrementarse la concentración de uno o más de sus reactivos.
Esto se explica tomando como b ase la teoría de las colisiones. Según esta teoría, el número de choques efectivos entre las partículas de las sustancias reaccionantes aumenta al aumentar el número de colisiones. Por lo tanto, al aumentar la concentración de dichas partículas, la cercanía entre ellas disminuye, y los choques son más frecuentes y efectivos, lo que aumenta la rapidez de la reacción química.
Grado de subdivisión de los reactantes
La reacción de un sólido con un reactivo en disolución ocurre a través de colisiones de las partículas del reactivo con la superficie del sólido, reacción que se ha denominado heterogénea. Por lo tanto, en este tipo de reacción lo importante de considerar no es la cantidad de sólido presente sino la cantidad de superficie de contacto expuesta. En este sentido, la superficie de contacto varía de acuerdo con el estado de subdivisión en que se encuentre el material sólido
El grado de subdivisión de un material está relacionado con su área superficial: mientras más dividido se encuentre un material, mayor será el área de su superficie expuesta, y por lo tanto mayor será el número de colisiones, así la rapidez de reacción aumenta.
DETERMINACIóN DE LA RAPIDEZ DE REACCIÓN
La rapidez, como concepto general, es una relación matemática entre el cambio de una propiedad física y el intervalo en que ese cambio ocurre.
En una reacción química no se recorre una distancia. La propiedad medible que varía es la cantidad de sustancia transformada (reactante) o formada (producto) con el tiempo. A medida que transcurre una reacción química, los reaccionantes disminuyen y los productos aumentan. En este sentido, la rapidez de reacción permite conocer cómo varía la cantidad de un reaccionante o de un producto durante un tiempo determinado.
En términos matemáticos, entonces, la rapidez de reacción se puede establecer como la relación entre la masa de reactivo consumido o de producto formado en el transcurso del tiempo en que ocurre la reacción.
Por otra parte, el término "rapidez" es más recomendable que el de "velocidad" debido a que ésta implica un concepto vectorial, mientras que la rapidez implica sólo un valor.
EL SÍMBOLO A DENOTA UNA DIFERENCIA DE MAGNITUD
El cambio de una propiedad física implica una diferencia de magnitud entre el estado final (f) y el estado inicial (i). El cambio o diferencia se denota por el símbolo A. Así, el cambio de masa se puede expresar como:
A MASA
MASA (f) – MASA.
Si aplicas esta expresión para un reaccionante, resulta un valor negativo, pero para un producto resulta positivo. El signo negativo indica que el reaccionante se consume en la reacción y el signo positivo se forma. No obstante, el valor de la rapidez de reacción siempre es positivo, nunca negativo.
Catalizadores biológicosLas enzimas pueden acelerar las reacciones al menos un millón de veces. Esto es importante porque la mayoría de las reacciones bioquímicas son muy lentas. Un caso interesante es el de la enzima anhidrasa carbónica, que catalina la reacción para eliminar el dióxido de carbono del organismo: esta reacción es 10 millones de veces más rápida en presencia de esta enzima