Se define la velocidad de una
reacción química como la cantidad de sustancia formada (si tomamos como
referencia un producto) o transformada (si tomamos como referencia un reactivo)
por unidad de tiempo. Esta depende
generalmente de la temperatura, la presión y las concentraciones
de las especies involucradas en ella. También puede depender de la fase o fases
en las que ocurre la reacción.
La medida de la velocidad de reacción implica la medida de la
concentración de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo. La velocidad de reacción se mide en unidades de
concentración/tiempo, esto es, en moles/s.Imaginemos
la siguiente reacción, en la que la sustancia A, de color negra, se
transforma en B, de color verde, en un recipiente de 1 L: A → B
Al
inicio de la reacción sólo tendremos moles de A. Representemos esto
según el gráfico mostrado a continuación. Al inicio (tiempo = 0
segundos), sólo vemos moles de A (esferas de color negro). Sin embargo,
transcurrido un intervalo de tiempo (en nuestro ejemplo, 10 minutos)
hasta el tiempo t1, algunas moles de A se han transformado ya en B. Asimismo, el número de moles de B es mayor al tiempo t2:
Algunos ejemplos comunes de velocidad de reaccion lenta pueden ser: la descomposicion de una manzana o la oxidacion de un clavo; uno de velocidad rapida puede ser la combustion.
Las velocidades de reacción son proporcionales a las concentraciones de los reactivos elevadas a una potencia conocida como orden de reacción. Orden cero: la estequiometría es independiente de la concentración de los reactivos. Primer orden: la velocidad es directamente proporcional a una sola concentración. Segundo orden: la velocidad es proporcional al cuadrado de una sola concentración, o al producto de dos concentraciones diferentes.
Este campo estudia la velocidad de reacción
de los procesos químicos en función de la concentración de las especies
que reaccionan, de los productos de reacción, de los catalizadores e
inhibidores, de los diferentes medios disolventes, de la temperatura, y
de todas las demás variables que pueden afectar a la velocidad de una
reacción.
Cuando algunas sustancias reaccionan lo hacen en forma lenta, por ejemplo el hierro en presencia de aire; otras reaccionan rápidamente,como
por ejemplo el sodio también en presencia de aire; y hay sustancias
como el papel en presencia de aire que no reaccionarían jamas sin el
auxilio del fuego, pero una vez comenzada la reacción ésta se desarrolla
rápidamente.
Entonces, tanto para que una reacción ocurra, como para modificar su velocidad, se deberán tener en cuenta varios factores: Temperatura, superficie de contacto, agitación, concentración y catalizadores.
Por ejemplo:
1.- el cloruro de sodio reacciona lentamente con el ácido sulfúrico. Si
se le proporciona calor aumenta la velocidad de reacción dando sulfato
de sodio (Na2SO4) y ácido clorhídrico: NaCl
+ H2SO4 → Na2SO4 + 2.HCl2.-Un ejemplo de superficie de contacto sería el de un kilo de viruta de madera, que se quema más rápido que un tronco de un kilo de masa.3.- La agitación es una variante del punto anterior, lo que se logra
agitando las sustancias reaccionantes, es mezclar íntimamente los reactivo aumentando la superficie de contacto entre ellos.4.- Hay reacciones que en la oscuridad son muy lentas,como por ejemplo,
la combinación del hidrógeno con el cloro. La luz solar acelera la
reacción de modo tal, que a la luz solar directa, la reacción se hace
explosiva: H2 + Cl2 → 2.HCl5.- Concentración: La velocidad de una reacción química es proporcional a la concentración
en moles por litro (moles/litro), de las sustancias reaccionantes.6.-Se llaman catalizadores a las sustancias que intervienen en las
reacciones, acelerándolas o retardándolas y que siguen presentes al
finalizar la reacción, es decir que no se consumen en esta, no son parte
de los productos reaccionantes. Las sustancias que retardan la
velocidad de reacción se denominan inhibidores.
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CATALISIS
Catalizador:
sustancia ajena a reactivos y productos, que participa en la reacción sin
alterarse permanentemente, aumentando su velocidad.
–altera el mecanismo de reacción
–disminuye la energía de activación
* da lugar a un estado de transición
distinto, más lábil y menos energético
* no altera la entalpía de reacción
ni la entropía de reacción
* no altera la espontaneidad de la
reacción
Las reacciones catalíticas se pueden clasificar en homogéneas, enzimáticas y heterogéneas. * Las homogéneas se producen en una sola fase, gaseosa o líquida (esta última es la más frecuente), y en ellas el catalizador se encuentra disperso uniformemente. * La catálisis heterogénea, la más importante desde el punto de vista industrial, tiene lugar en sistemas de reacción polifásicos, donde la reacción se produce en la interfase. Normalmente el catalizador es sólido y los reactivos gases, vapores o líquidos. * La catálisis enzimática, ocurre en las reacciones bioquímicas, posee características propias de las dos anteriores aunque mecanís ticamente se asemeja más a la catálisis heterogénea.
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Nuestro organismo cuenta con macromoléculas llamadas enzimas, que son los catalizadores biológicos por excelencia. Las enzimas cuentan, dentro de su gran estructura, con “sitios activos”, que son lugares favorecidos para la unión de otras sustancias (llamada sustrato), mediante fuerzas intermoleculares apropiadas.
Es en el sitio activo donde ocurre la transformación del sustrato. Lo importante del sitio activo es su alta especificidad: sólo un único sustrato encaja en él (similar
a una pieza de un rompecabezas) y puede allí ser transformado. Otras
moléculas no pueden ser modificadas por esa enzima, pero sí, quizá por
otra.