Unidad 2: Cinética química

La palabra “cinética” seguro te recordará al curso de física, donde se estudia la velocidad de un cuerpo al desplazarse. La RAE define cinética como “el estudio de la velocidad a la que se producen ciertos procesos”. Pero, ¿a qué se refiere en el caso de una reacción química?

Imagina los siguientes dos procesos químicos: 1) encender un fósforo y 2) la oxidación de una reja metálica. Ambos procesos son químicos: en el primer caso, la madera se quema (reacciona con oxígeno), formando dióxido de carbono y agua. El segundo también es un proceso: el hierro (Fe) reacciona con oxígeno para formar óxido de hierro (FeO). Sin embargo, ¿podrías decir que ocurren a la misma velocidad?

Las unidades convencionales de la velocidad (“distancia/tiempo”) nos dicen cuánta distancia recorre un cuerpo en un determinado tiempo. En química estas unidades no nos sirven, ya que los cuerpos, a nivel macroscópico, no se mueven. Sin embargo, usaremos unidades las de “concentración/tiempo”, con el objetivo de expresar el cambio en la concentración de un reactivo o de un producto con respecto al tiempo.

TIPOS Y MECANISMOS DE REACCIÓN

Una ecuación balanceada indica la cantidad de moles de reactivos que reaccionan y la cantidad de moles de productos que se forman, pero no nos dice cómo se lleva a cabo la reacción en sí. Existen reacciones que se producen en un solo paso, directamente, pero hay otras que son una sucesión de reacciones simples. Conocer el número de pasos en que transcurre una reacción se conoce como el mecanismo de la reacción.

LEY DE VELOCIDAD

Hemos visto que la velocidad de una reacción es proporcional a la concentración de los reactivos. Sin embargo, no todos ellos influyen de la misma manera en la velocidad. La expresión que nos permite calcular la velocidad a la que ocurre reacción y relacionar la velocidad con las concentraciones de los reactivos se llama Ley de Velocidad.

Hemos aprendido ya que la velocidad de una reacción depende de la concentración de los reactivos, y que no necesariamente todos los reactivos son importantes en tal velocidad: algunos influyen más que otros. Pero, ¿nos interesa realmente conocer qué tan rápido ocurre una reacción? Lo cierto es que esto sirve sólo si queremos conocer al detalle cómo transcurre una reacción. Pero la principal utilidad de la ley de velocidad es que nos permite calcular la concentración de un reactivo luego de un determinado tiempo. Esto es muy importante, por ejemplo, con las medicinas: el efecto que producen decae con el tiempo, debido a una reacción de descomposición del principio activo. A continuación aprenderemos a calcular la concentración de un reactivo en función a la ley de velocidad. Para ello, debemos conocer el orden de la reacción.

Cuando compramos carne, quesos o fruta en el supermercado, de inmediato las ponemos en la refrigeradora. ¿Por qué? simplemente porque estos alimentos se descomponen: si dejamos un queso sobre la mesa de la cocina durante dos días, lo encontraremos totalmente malogrado. Sin embargo, el proceso de descomposición (que es, de manera resumida, una reacción química) es más lento si los alimentos se guardan a menor temperatura.

Por tanto, podemos decir que la velocidad de una reacción es menor si la temperatura es menor, o en otras palabras: la velocidad de una reacción se incrementa con la temperatura.

Observa el siguiente vídeo:

En el vídeo se observa la descomposición del agua oxigenada (H₂O₂), una sustancia que seguramente tienes en el botiquín de casa. El agua oxigenada se descompone según a siguiente reacción:

2 H₂O_2(ac) →   2 H₂O_(l)  +  O_2(g)