Cinco factores que afectan las tasas de reacción

La velocidad de una reacción es una consideración muy importante en química, particularmente cuando las reacciones tienen importancia industrial. Una reacción que parece útil pero que se produce con demasiada lentitud no será útil en términos de elaboración de un producto. La conversión de diamante en grafito, por ejemplo, se ve favorecida por la termodinámica, pero afortunadamente avanza casi imperceptiblemente. Por el contrario, las reacciones que se mueven demasiado rápido a veces pueden volverse peligrosas. La velocidad de reacción está controlada por múltiples factores, todos los cuales pueden variarse bajo condiciones controladas.

En casi todos los casos, el aumento de la temperatura de los productos químicos aumenta la velocidad de su reacción. Esta reacción se debe a un factor conocido como "energía de activación. "La energía de activación para una reacción es la energía mínima que necesitan dos moléculas para colisionar con la fuerza suficiente para reaccionar. A medida que aumenta la temperatura, las moléculas se mueven más vigorosamente y más de ellas tienen la energía de activación requerida, lo que aumenta la velocidad de la reacción. Una regla general muy aproximada es que la velocidad de una reacción se duplica por cada aumento de temperatura de 10 grados Celsius.

Cuando los reactivos químicos están en el mismo estado, ambos disueltos en un líquido, por ejemplo, la concentración de los reactivos afecta típicamente la velocidad de reacción. El aumento de la concentración de uno o más reactivos normalmente aumentará la velocidad de reacción hasta cierto punto, ya que habrá más moléculas para reaccionar por unidad de tiempo. El grado en que se acelera la reacción depende del "orden" particular de la reacción. En las reacciones en fase gaseosa, el aumento de la presión a menudo aumentará la velocidad de reacción de manera similar.

El medio particular utilizado para contener la reacción a veces puede tener un efecto sobre la velocidad de reacción. Muchas reacciones tienen lugar en un disolvente de algún tipo, y el disolvente puede aumentar o disminuir la velocidad de reacción, según cómo se produzca la reacción. Puede acelerar las reacciones que involucran una especie intermedia cargada, por ejemplo, utilizando un solvente polar como el agua, que estabiliza esa especie y promueve su formación y posterior reacción.

Los catalizadores funcionan para aumentar la velocidad de una reacción. Un catalizador funciona cambiando el mecanismo físico normal de la reacción a un nuevo proceso, que requiere menos energía de activación. Esto significa que a cualquier temperatura dada, más moléculas poseerán esa menor energía de activación y reaccionarán. Los catalizadores logran esto de varias maneras, aunque un proceso es que el catalizador actúe como un superficie donde las especies químicas se absorben y se mantienen en una posición favorable para la reacción posterior.

Para reacciones que involucran uno o más reactantes de fase sólida, el área de la superficie expuesta de esa fase sólida puede afectar la velocidad. El efecto que se observa normalmente es que cuanto mayor es la superficie expuesta, más rápida es la velocidad. Esto ocurre porque una fase a granel no tiene concentración como tal y, por lo tanto, solo puede reaccionar en la superficie expuesta. Un ejemplo sería la oxidación u oxidación de una barra de hierro, que se producirá más rápidamente si se expone más superficie de la barra.