Cómo afecta la temperatura a la velocid

Nivel: 3º Medio
Subsector: Ciencias químicas
Unidad temática: Cinética
Actividad: ¿Cómo afecta la temperatura a la velocidad de una reacción química?
¿Cuál es la diferencia entre una explosión y la oxidación del hierro?
Sin duda, existen muchas diferencias. Por ejemplo, en una podemos ver una llama producto de la
reacción y en otra simplemente vemos el resultado: el hierro oxidado. Pero ambas reacciones
corresponden a una oxidación de un material y, por tanto, corresponden a una reacción química.
¿Cuál ocurre más rápido?
Las explosiones ocurren, sin duda, mucho más rápido que la reacción de oxidación del hierro, que
en algunas ocasiones puede demorar varios días o meses hasta poder visualizar el producto de la
reacción.
La parte de la química que estudia la velocidad a la que ocurren las reacciones químicas es la
cinética química.
La cinética de una reacción química da cuenta tanto del mecanismo de la reacción, como de la
velocidad a la que los reactivos se transforman en un producto.
¿Qué es y cómo se representa la velocidad de una reacción química?
La velocidad de reacción es la rapidez con la que se produce una reacción; durante el cambio, la
concentración de los reactantes disminuye, mientras que la concentración de los productos
aumenta.
La velocidad media, entonces, se medirá a través del cambio de concentración en un espacio
determinado de tiempo.
Por ejemplo:
Para una reacción cualquiera A
B, la velocidad de reacción estará dada por el consumo
de A en el tiempo, o bien por la formación de B en el tiempo, según:
El signo negativo indica que la concentración del reactante o reactivo A disminuye en el tiempo, y
el signo positivo da cuenta de la aparición de B en el tiempo.
La forma general para expresar la velocidad de reacción en función de reactantes y productos para
cualquier reacción química estará dada por:
1
¿Cómo afecta la temperatura a la velocidad de una reacción química?
¿Se puede modificar la velocidad de una reacción química?
Existen algunos factores que disminuyen o aumentan la velocidad de una reacción química. Estos
factores dependen de las condiciones en que se realice la reacción y de la naturaleza de los
reactivos y productos, y son:
- Temperatura
- Concentración
- Naturaleza de los reactantes
- Estado físico en que se encuentran los reactantes
- Los catalizadores e inhibidores
Efecto de la temperatura en la velocidad de reacción: Al incrementar la temperatura, la
velocidad de la reacción aumenta. La explicación de este hecho se encuentra en las dos teorías
revisadas, dado que al elevar la temperatura se produce un incremento de la energía cinética de las
moléculas, con lo que aumenta el movimiento entre ellas y, en consecuencia, aumentan los
choques y la probabilidad de que ellos sean efectivos.
En general, un aumento de temperatura en 10 ºC se traduce en un incremento de la velocidad
cercano al doble de su valor original.
Efecto de la concentración de los reactantes
Al aumentar la concentración de los reactantes, estamos disminuyendo el volumen en que
se encuentran; por tanto, cuentan con menos espacio para moverse y así aumenta la probabilidad
de choques efectivos entre las moléculas. A mayor concentración, mayor es la velocidad de
reacción.
Naturaleza de los reactantes
La naturaleza de los reactantes determina el tipo de reacción que ocurre. Las reacciones en
las que se redistribuyen enlaces o se transfieren electrones pueden ser más lentas que las
reacciones en las que no se hace. Por lo tanto, las reacciones entre reactantes iónicos son más
rápidas debido a que las cargas opuestas entre ellos originan mayor probabilidad de choques
2
efectivos. Las reacciones entre moléculas neutras son más lentas que las anteriores debido a que
no existen atracciones electroestáticas y, además, a que la formación de nuevos enlaces implica
una redistribución de electrones, proceso que requiere mayor energía, aumentando también la
energía de activación.
Estado físico de los reactantes
Las reacciones homogéneas entre gases o entre sustancias disueltas suceden generalmente
con mayor rapidez que si estuvieran en estado sólido. En el primer caso, es mayor el número de
choques entre las moléculas, lo que favorece la velocidad de reacción. El grado de división de los
sólidos influye en la cinética de la reacción, ya que cuando aumenta la superficie efectiva de
contacto entre los reactantes, mayor es la probabilidad de que tenga lugar el choque entre las
moléculas. Cuando el sólido está trozado, la reacción se produce con las moléculas de la superficie.
Catalizadores e inhibidores: Un catalizador es una sustancia que cuando está presente en una
reacción química produce una variación de su velocidad sin ser consumida ni formada durante el
transcurso de la reacción.
Los catalizadores pueden ser catalizadores positivos o catalizadores negativos. Los primeros son las
sustancias que aumentan la velocidad de la reacción, pero que no se consumen ni se forman, pues
su papel es disminuir la energía de activación. En cambio, los catalizadores negativos o
inhibidores aumentan la energía de activación y, por lo tanto, disminuyen la velocidad de la
reacción.
En esta actividad podrás comprobar cómo influye la temperatura en la velocidad de una reacción.
¿Qué sucede si aumenta la temperatura? ¿La reacción ocurrirá más rápido o más lento?
Los materiales que necesitas utilizar son:
- Taza o vaso.
- Agua fría y agua caliente.
- Lavalozas líquido concentrado (de color).
Procedimiento:
1. Agregar un poco de agua fría a una taza de té.
2. Calentar agua y agrega un poco en una taza de té.
3. Agregar una gota de lavalozas líquido concentrado a la taza con agua fría. Observa lo que
sucede con la gota de lavalozas líquido en la taza.
4. Agregar una gota de lavalozas líquido concentrado a la taza con agua caliente. Observa lo que
sucede con la gota de lavalozas líquido en la taza.
Preguntas y aplicaciones:
Contesta las siguientes preguntas. Si es necesario, documéntate para entender mejor qué ocurre
con la temperatura en las reacciones químicas.
1. Describe lo que sucede con la gota de lavalozas en la taza con agua fría.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________
3
2. Describe lo que sucede con la gota de lavalozas en la taza con agua caliente.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
______________________________________________________
3. ¿Por qué crees tú que ocurrió esto?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________
4. ¿Cómo crees que afectó la temperatura en la reacción del detergente con el agua?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________
5. ¿Por qué la temperatura afecta de este modo a esta reacción?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________
6. Escribe una conclusión con tus palabras que explique de qué manera afecta la temperatura en la
disolución de detergente. Explica por qué ocurre este fenómeno.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________
4