Factores que influyen en la velocidad de reacción

Los factores que influyen en la velocidad de reacción son la temperatura, la concentración de los reactivos, la superficie de contacto entre ellos y los catalizadores.

Influencia de la temperatura en la velocidad de reacción

A diario observamos procesos cuya velocidad aumenta al elevar la temperatura. Por ejemplo, las plantas crecen más rápidamente en los climas cálidos que en los fríos; los alimentos se cocinan antes en una olla a presión que en una cazuela abierta, ya que en la olla están sometidos a temperaturas más altas, etc.

Se ha comprobado que en muchas reacciones químicas la velocidad se duplica, aproximadamente, cuando la temperatura aumenta en unos 10 °C.

Al aumentar la temperatura, las partículas de los reactivos tienen más energía y se mueven más deprisa, de modo que chocan más a menudo. Además, al tener más energía, los choques son más efectivos, ya que hay más moléculas que superan la energía de activación y es más fácil que se rompan los enlaces existentes y se produzca la reacción.

La velocidad de las reacciones, en general, aumenta con la temperatura.

Influencia de la concentración de los reactivos en la velocidad de reacción

De igual modo que, al aumentar el número de personas en una habitación aumentan las posibilidades de que choquen entre sí, al Incrementar la concentración de las moléculas reaccionantes se producen más colisiones entre ellas. Como resultado, la velocidad de la reacción aumenta.

Por ejemplo, si a una vela que está ardiendo al aire libre se la encierra dentro de una campana hermética, a medida que el oxígeno del aire encerrado bajo la campana se consume, la llama de la vela se hace cada vez más mortecina, ya que la velocidad de la combustión disminuye al disminuir la concentración de 02, uno de los reactivos.

La velocidad de las reacciones aumenta con la concentración de los reactivos.

Influencia de la superficie de contacto en la velocidad de reacción

Cuanto mayor es el área superficial de una cantidad dada de sustancia, mayor es el número de moléculas de esa sustancia que pueden entrar en contacto directo con las moléculas de los otros reactivos. Como consecuencia, la velocidad de una reacción se incrementa al aumentar la superficie de contacto entre los reactivos.

El mejor modo de aumentar la superficie de contacto de los reactivos es disolverlos. Cuando esto no es posible, los sólidos se muelen hasta formar un polvo lo más fino posible.

Como saben los mineros, el polvo de carbón se inflama muy fácilmente, mientras que los trozos grandes de carbón que se encuentran en el suelo de la mina no suponen ningún riesgo.

La velocidad de las reacciones aumenta cuando aumenta la superficie de contacto entre los reactivos (por ejemplo, cuando los reactivos están finamente molidos).

EJERCICIO RESUELTO

El magnesio pulverizado se utiliza para hacer bombas incendiarias, ya que al arder desprende mucha energía. ¿Cómo se explica, entonces, que se hagan bicicletas de carreras con tubos de magnesio?
La combustión del magnesio es muy lenta cuando se encuentra en forma de bloque, de modo que los tubos de magnesio son estables.

Sin embargo, cuando se pulveriza el metal, aumenta mucho la superficie de contacto y la combustión ocurre rápidamente.

Catalizadores y su influencia en la velocidad de reacción

Se denomina catalizador a una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción, sin gastarse en el transcurso de la misma. Se consigue esto cambiando el camino de reacción a otro con menor energía de activación.

Ya que el catalizador no es ni un reactivo ni un producto, en una ecuación química se escribe encima de la flecha que separa reactivos de productos. Por ejemplo, el Mn02 cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno (H202):

A temperatura ambiente, la descomposición del H202 acuoso es muy lenta Sin embargo, al añadir un poco de Mn02, la reacción es espectacularmente rápida y se pueden apreciar las burbujas formadas por el 02 que se desprende. Como el Mn02 no se gasta, es un catalizador. Muchos procesos industriales requieren el uso de un catalizador.

Los catalizadores disminuyen la energía de activación, Ea. Es decir, en presencia de un catalizador, la barrera de energía que deben superar los reactivos para convertirse en productos es más baja, lo que se traduce en un aumento de la velocidad de reacción.

Catalizadores y su influencia en la velocidad de reacción

Las sustancias que interfieren con los catalizadores se denominan inhibidores. El inhibidor reacciona con el catalizador y se dice que lo “envenena”, ya que reduce la cantidad de catalizador disponible.

Las enzimas y su influencia en la velocidad de reacción

La temperatura corporal de los animales de sangre caliente está sometida a límites muy estrictos. Según la especie, se sitúa entre 35 y 45 °C. A estas temperaturas, las reacciones químicas ocurren muy lentamente. Por fortuna, los seres vivos disponen de unos catalizadores especializados, que permiten que los procesos bioquímicos transcurran a velocidades adecuadas. Estos catalizadores se llaman enzimas y son proteínas.

Las enzimas son catalizadores muy específicos utilizados por los seres vivos para aumentar la velocidad de sus reacciones.

Las enzimas y su influencia en la velocidad de reacción

Por ejemplo, la enzima maltasa, y solo ella, cataliza la hidrólisis de la maltosa en glucosa. Existen muchos tipos de estas enzimas digestivas. Se ha calculado que sin enzimas serían necesarios unos 50 años para digerir una comida.

Desde el punto de vista químico, las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores muy especializados.

Cada proceso bioquímico tiene su propia enzima específica, que debe ajustarse a la geometría de la molécula del reactivo como una llave se ajusta a su cerradura.

Ejercicio resuelto

¿Cómo afecta un catalizador al valor de la entalpía, ΔH, de la reacción que cataliza?
El catalizador disminuye la energía de activación, Ea, pero no afecta en absoluto a la entalpia de los reactivos ni a la de los productos.

Por tanto, la entalpía de reacción ΔH = HProductos – HReactivos es exactamente la misma con catalizador que sin él.

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