Factors Clau que Influeixen en la Velocitat de Reacció Química

1. Natura dels Reactius

La naturalesa dels reactius pot influir significativament en la velocitat d'una reacció química, depenent de les seves característiques intrínseques:

• Un compost amb enllaços dèbils serà més fàcil de trencar i, per tant, tindrà una cinètica més ràpida. Per exemple, la dissolució de NaCl en aigua (NaCl + H₂O → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)) és un procés ràpid.
• Si comparem dues reaccions diferents, observarem que els reactius amb enllaços covalents solen tenir una cinètica més lenta, ja que requereixen una energia d'activació més alta per trencar aquests enllaços.
• En general, si un compost es dissol en aigua, la reacció tindrà una cinètica més ràpida, ja que l'energia d'activació sol ser més baixa en aquests casos.

2. Concentració dels Reactius

L'augment de la concentració d'un dels reactius generalment incrementa la velocitat de reacció. Per exemple, augmentar la concentració d'oxigen ([O₂]) pot accelerar una combustió.

Si els reactius es troben en dissolució o són gasos tancats en un recipient, com més gran sigui la seva concentració, més alta serà la velocitat de la reacció en la qual participen. Això es deu al fet que, en haver-hi més partícules en el mateix espai, augmenta el nombre de col·lisions efectives entre elles.

Un bon exemple és l'atac que els àcids realitzen sobre alguns metalls amb despreniment d'hidrogen; aquest atac és molt més violent com més gran és la concentració de l'àcid.

3. Grau de Subdivisió dels Reactius

En sistemes heterogenis, la velocitat de reacció es pot augmentar incrementant el grau de subdivisió de les espècies que es troben en estat sòlid. Com més gran sigui la superfície exposada a la interacció, més ràpida és la reacció química. Per això, es propicia una velocitat de reacció més gran quan s'empren trossos petits.

Si els reactius estan en estat líquid o sòlid, la reducció a partícules de menor grandària augmenta enormement la velocitat de reacció, ja que facilita el contacte entre els reactius i, per tant, la col·lisió entre les partícules.

Per exemple, el carbó crema més ràpid com més petits són els trossos; i si està finament polvoritzat, crema tan ràpid que pot provocar una explosió.

4. Temperatura

L'augment de la temperatura (T) està directament associat amb un increment de la velocitat de reacció. La temperatura està relacionada amb l'energia interna de les partícules.

En augmentar la temperatura, també ho fa la velocitat a la qual es mouen les partícules i, per tant, augmentarà la freqüència de col·lisions i el nombre de xocs efectius. El resultat és una major velocitat en la reacció.

Es calcula que, per cada 10 K d'augment en la temperatura, la velocitat de reacció es duplica o triplica. La raó principal d'aquest increment la trobem en el canvi de la distribució energètica de les molècules: com més alta és la temperatura, una major proporció de molècules pot tenir l'energia cinètica suficient per provocar xocs efectius que permetin superar l'energia d'activació (Ea).

5. Catalitzadors

La velocitat d'algunes reaccions es pot variar utilitzant catalitzadors. Són una substància o grup de substàncies que augmenten la velocitat de reacció en una transformació química.

• No formen substàncies noves i es poden reutilitzar en noves reaccions.
• Sí que participen en el mecanisme de reacció, formant substàncies intermèdies en la conversió dels reactius en productes.
• No modifiquen el valor de l'entalpia de reacció (ΔH).
• Disminueixen l'energia d'activació (Ea), provocant que augmenti la velocitat de reacció.
• No es consumeixen en el transcurs de la reacció.
• Faciliten que la reacció tingui lloc seguint un mecanisme alternatiu amb una energia d'activació (Ea) més baixa.

Per exemple, els radicals clor alliberats pels CFC catalitzen la descomposició de l'ozó estratosfèric.

Inhibidors o Catalitzadors Negatius

Són substàncies que disminueixen la velocitat de reacció, ja que augmenten l'energia d'activació (Ea).

Biocatalitzadors o Enzims

Són proteïnes que catalitzen reaccions bioquímiques en éssers vius.

6. Energia d'Activació (Ea)

L'energia d'activació (Ea) és l'energia addicional que han d'absorbir les molècules dels reactius perquè, quan xoquin, es puguin trencar els seus enllaços i es puguin formar els productes. Com més gran sigui aquesta energia, més lenta serà la velocitat de reacció.

7. Estat Físic dels Reactius

L'estat físic dels reactius és crucial. Com més gran sigui la possibilitat de contacte entre les partícules dels reactius (per exemple, en fase gasosa o en dissolució), més ràpida serà la reacció.