Velocidad de Reacciones Químicas y Principios de Electroquímica

Factores que Afectan la Velocidad de Reacción

La velocidad de una reacción química puede ser modificada por diversos factores:

• Concentración de los Reactivos: A mayor concentración, mayor velocidad de reacción.
• Presión: En reacciones con gases, un aumento de presión incrementa la velocidad.
• Temperatura (Tº): Un aumento de temperatura generalmente aumenta la velocidad de reacción.
• Adición de Catalizador: Los catalizadores aceleran la reacción sin consumirse.

Teoría de las Colisiones

Para que dos sustancias reaccionen, sus partículas deben colisionar con suficiente energía para romper los enlaces existentes.

Teoría de Acción de Masas

La velocidad de reacción es proporcional al producto de las concentraciones de las sustancias reaccionantes, elevadas a la potencia de sus coeficientes estequiométricos.

Ejemplo: Si 2 moles de A reaccionan con 1 mol de B, la velocidad es proporcional a [A]²[B].

Reacciones Reversibles

Son aquellas que ocurren simultáneamente en ambos sentidos, aplicable a sistemas acuosos y gaseosos.

Principio de Le Châtelier

Si en un sistema en equilibrio se introduce una perturbación (cambio en concentración, temperatura o presión), el sistema reaccionará para contrarrestar dicho cambio.

Ejemplo: PCl₃(g) + Cl₂(g) ⇌ PCl₅(g) ΔH = -30 kcal/mol

• Aumento de Tº: Desplaza el equilibrio hacia la izquierda.
• Aumento de Presión: Desplaza el equilibrio hacia la derecha.

Constante de Equilibrio (K):

• K > 1: Equilibrio desplazado hacia los productos.
• K < 1: Equilibrio desplazado hacia los reactivos.
• K = 1: Equilibrio entre productos y reactivos.

El equilibrio se alcanza cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales.

Electroquímica

Reacciones Espontáneas

Generan energía eléctrica a partir de la energía liberada en una reacción química (pilas voltaicas).

Reacciones No Espontáneas

Producen sustancias químicas utilizando energía eléctrica.

Reacciones Redox

Aplicaciones: fotografía, propulsores de cohetes, hornos de difusión, detección de alcohol, corrosión de metales, metabolismo celular (respiración, fotosíntesis).

Oxidación

Un elemento se oxida cuando su número de oxidación aumenta.

Reducción

Un elemento se reduce cuando su número de oxidación disminuye.

Semirreacción de Oxidación (SRO): Pierde electrones, agente reductor.

Semirreacción de Reducción (SRR): Gana electrones, agente oxidante.

Pasos para Balancear Ecuaciones Redox

1. Escribir la ecuación molecular.
2. Determinar los números de oxidación.
3. Obtener la ecuación iónica.
4. Identificar los elementos que cambian su estado de oxidación.
5. Obtener las semirreacciones de oxidación y reducción.
6. Para cada semirreacción:
   1. Igualar el átomo principal.
   2. Agregar agua donde sea necesario.
   3. Agregar H⁺ en el lado opuesto.
   4. Igualar las cargas agregando electrones.
   5. Igualar el número de electrones usando el mínimo común múltiplo (MCM).
   6. Simplificar.
   7. Sumar las semirreacciones.
7. Pasar de la ecuación iónica a la molecular.