Velocidad, Equilibrio y Soluciones en Reacciones Químicas: Factores y Conceptos Clave

Conceptos Fundamentales de Cinética y Equilibrio Químico

Velocidad de Reacción: Cantidad de sustancias reaccionantes que se convierten en productos en una unidad de tiempo.

Tiempo de Reacción: Tiempo transcurrido desde el inicio de la reacción hasta su terminación.

Cinética Química: Rama de la química que se encarga de estudiar la velocidad de las reacciones químicas.

Teoría de Colisiones y Energía de Activación

Teoría de Colisiones: Explica por qué las sustancias son capaces de reaccionar. Una reacción química se produce cuando sus moléculas chocan entre sí, con la suficiente energía. Está influenciada por la concentración y la temperatura.

Energía de Activación: Energía mínima necesaria para que ocurra una reacción.

Factores que Influyen en la Velocidad de Reacción

• Temperatura: A mayor temperatura, mayor será la energía cinética de las moléculas, incrementando la velocidad de reacción.
• Naturaleza de los Reactivos: El tipo de enlace, el tamaño de las moléculas y la naturaleza de las sustancias influyen en la velocidad.
• Concentración: Mayor cantidad de partículas por unidad de volumen aumenta la probabilidad de colisiones, y por ende, la velocidad.
• Catalizadores: Sustancias que modifican la velocidad de una reacción sin cambiar su composición o peso. Pueden ser positivos (aumentan la velocidad) o negativos (disminuyen la velocidad).

Equilibrio Químico y Principio de Le Chatelier

Equilibrio Químico: Sistema dinámico en el cual se llevan a cabo, al mismo tiempo y velocidad, dos o más reacciones químicas opuestas.

Reacciones Reversibles: Reacciones en las que, una vez formados los productos, estos reaccionan para producir los reactivos originales (ejemplo: vaporización del H₂O).

Constante de Equilibrio: Condición de un sistema donde la velocidad de los procesos opuestos es igual. Las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes.

Principio de Le Chatelier: Si a un sistema en equilibrio se le aplica un cambio (presión, temperatura, concentración, etc.), el sistema se desplazará en la dirección que contrarreste, en parte, dicha perturbación.

Soluciones y Disoluciones

El Agua como Disolvente

Poder Disolvente del Agua: Debido a sus dos polos eléctricos (Oxígeno con carga parcial negativa, Hidrógeno con carga parcial positiva), el agua es eléctricamente neutra, pero un excelente disolvente polar.

Distancia H---O: 0.096 nm

Ángulo H---O---H: 105°

Moléculas Polares: Generalmente solubles en disolventes polares como el agua, y suelen tener puntos de fusión y ebullición más bajos que las sustancias iónicas.

Tipos de Soluciones

Solución: Mezcla homogénea formada por dos sustancias: solvente y soluto.

Disoluciones Empíricas

• Diluidas: Pequeña cantidad de soluto.
• Concentradas (o Saturadas): La cantidad de soluto es la máxima que puede disolver el solvente a una temperatura dada.
• Sobresaturadas: La cantidad de soluto es mayor de la que puede disolver el solvente a una temperatura dada (son inestables).

Disoluciones Valoradas

• % en Peso: Gramos de soluto disueltos en 100 g de solución.
• % en Volumen: Mililitros de soluto disueltos en 100 ml de solución.
• Molares (M): Moles de soluto disueltos en 1 litro de solución.
• Normales (N): Número de equivalentes-gramo de soluto contenidos en 1 litro de solución.

Solución Isotónica: Soluciones que tienen la misma concentración de sales que los fluidos corporales, como la sangre.