Cómo influyen la temperatura, la concentración y los catalizadores en las tasas de reacción química

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Por Peter J. Mikulecky, Chris Hren

Los químicos son muy quisquillosos y quisquillosos. Por lo general, quieren cambiar las tasas de reacción para que se ajusten a sus propias necesidades. ¿Qué puede afectar a las tasas y por qué? La temperatura, la concentración y los catalizadores influyen en las tasas de la siguiente manera:

  • Las tasas de reacción tienden a aumentar con la temperatura. Esta tendencia se debe a que los reactivos deben chocar entre sí para tener la oportunidad de reaccionar. Si los reactivos chocan con la orientación correcta y con suficiente energía, puede producirse la reacción. Así que cuanto mayor es el número de colisiones y mayor es la energía de esas colisiones, mayor es la reacción real que se produce. Un aumento de la temperatura corresponde a un aumento de la energía cinética media de las partículas en una mezcla que reacciona – las partículas se mueven más rápido, colisionan con mayor frecuencia y con mayor energía.
  • El aumento de la concentración tiende a aumentar la velocidad de reacción. La razón de esta tendencia también tiene que ver con las colisiones. Una concentración más alta significa que más partículas reactivas están más cerca unas de otras, por lo que sufren más colisiones y tienen más posibilidades de reaccionar. El aumento de la concentración de reactivos puede significar la disolución de más de esos reactivos en solución, algunos de los cuales no están completamente disueltos pero vienen en partículas más grandes y no disueltas. En estos casos, las partículas más pequeñas provocan reacciones más rápidas. Las partículas más pequeñas exponen más área de superficie, haciendo que una mayor porción de la partícula esté disponible para la reacción.
  • Los catalizadores aumentan la velocidad de reacción. Los catalizadores no se cambian químicamente y no alteran la cantidad de producto que puede producir una reacción (el rendimiento). Un ejemplo de la primera infancia encaja aquí. Cuando estés aprendiendo a andar en bicicleta, es posible que tus padres te empujen para que te ayuden a ponerte en marcha. Sin embargo, después de ese empuje, el pedaleo depende totalmente de usted. Los catalizadores pueden operar de muchas maneras diferentes, pero todas ellas tienen que ver con la disminución de la energía de activación, los reactivos energéticos de la colina deben subir para alcanzar un estado de transición, el estado de mayor energía a lo largo de una vía de reacción. Las energías de activación más bajas significan reacciones más rápidas. La figura muestra un diagrama de progreso de la reacción, el camino energético que los reactivos deben atravesar para convertirse en productos.

Como ejemplo, considere la siguiente reacción:

Si 1 mol de H2 reacciona con 1 mol de Cl2 para formar 2 mol de HCl, ¿la reacción ocurre más rápidamente en un recipiente de 5 L o de 10 L? ¿Ocurre más rápidamente a 273 K o 293 K? Por qué?

La reacción ocurre más rápidamente en el vaso de 5 L porque la concentración de moléculas reactivas es mayor cuando ocupan el menor volumen. A concentraciones más altas, ocurren más colisiones entre las moléculas de los reactivos. A temperaturas más altas, las partículas se mueven con mayor energía, lo que también produce más colisiones y colisiones de mayor fuerza. Así que la reacción ocurre más rápidamente a 293 K.

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