A través de la cinética química se obtiene información acerca de la velocidad de reacción y de qué factores influyen en ella.
La cinética química es el nombre de una especialidad dentro del ámbito de la química física que hace foco en el estudio de la velocidad de reacción. Su propósito es establecer, de manera experimental, qué tan rápido sucede una determinada reacción química y cómo influyen sobre ella el efecto de temperatura y cuestiones vinculadas a un catalizador, al mecanismo de reacción y a la concentración, por ejemplo.
Es interesante saber que, en función de la cantidad de pasos que se abarquen, se distingue entre reacción elemental (comprende un único estado de transición y tiene una velocidad de reacción simple) y reacción compleja o compuesta (implica diversas etapas). Asimismo, es posible diferenciar entre cinética homogénea (desarrollada en una fase) y cinética heterogénea (con más de una fase y dependiente del área de una cierta superficie).
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ResumenConceptos básicos de la cinética química
A continuación describiremos conceptos básicos de la cinética química a fin de facilitar la comprensión sobre las características y la aplicación de esta área de investigación científica.
En primer lugar adquiere visibilidad la idea de velocidad de reacción, la cual marca la cantidad de una sustancia que, en una cierta reacción y en una unidad de tiempo, consigue transformarse. Existen múltiples factores (como la naturaleza de cada reacción y el efecto de presión) que condicionan a dicha velocidad. En conexión con ella logra notoriedad la ecuación de velocidad, expresión que identifica a una fórmula matemática que sirve en el ámbito de la cinética química para establecer una relación entre la velocidad de reacción y la concentración de cada uno de los reactantes. En estas estructuras figura la constante de velocidad, coeficiente que se incrementa cuando la temperatura sube. Si se trata de una reacción exotérmica y la temperatura aumenta, por su parte, se advierte una disminución de la constante de equilibrio; en una reacción endotérmica, dicha constante se acrecienta.
Para comprobar cuánto y cómo varía en una reacción química la constante de velocidad en función de la temperatura, por sumar más precisiones, hay que aplicar la llamada ecuación de Arrhenius. Esta fórmula que lleva el apellido del profesor y científico sueco Svante August Arrhenius señaló que, para que un reactivo pueda transformarse en un producto, en principio debe alcanzar una cantidad básica de energía (considerada energía de activación).
También es necesario dominar el concepto de orden de reacción que se calcula respecto a un reactivo en particular para averiguar la potencia a la cual se ha elevado, en la ley de velocidad, la concentración del material analizado.
El agua, cuya fórmula química es H2O, es una sustancia capaz de reaccionar con óxidos ácidos y puede llegar a tener reacción frente a óxidos básicos, por ejemplo.
Variables que inciden en la velocidad de reacción
Los catalizadores, la superficie de contacto, la temperatura, la presión y la concentración son variables que inciden en la velocidad de reacción.
El primero de los factores enumerados es una sustancia capaz de alterar la velocidad propia de una cierta reacción química. Si la aceleran, entonces se la describe como catalizador positivo; si causan una desaceleración, se trata de un catalizador negativo.
Al analizar, en el marco de una catálisis heterogénea, la reacción en superficie es posible comprobar que, al incrementarse el área correspondiente a la superficie de contacto, se registra un aumento en la velocidad de reacción.
Por efecto de temperatura además se modifica la velocidad de reacción ya que, a más exposición térmica, mayor es la energía cinética evidenciada en las moléculas.
La presión elevada genera cambios en la velocidad de reacción si la fase es condensada y hace que se acelere de modo significativo en una reacción gaseosa.
La velocidad de reacción experimenta variaciones, asimismo, por efecto de la concentración, tal como se explica en la teoría de colisión y se apunta en la ley de velocidad. En este contexto se puede observar que, al crecer la concentración en materia de reactantes, sube la frecuencia de colisión.
La cinética química se aplica en la industria farmacéutica y es útil para analizar el proceso de descomposición de sustancias alimenticias, por ejemplo.
Campos de aplicación de la cinética química
Los campos de aplicación de la cinética química son variados, pero siempre se trata de ámbitos en los cuales entra en juego alguna reacción química.
Así sucede en el desarrollo de más de un compuesto químico a partir de una reacción de síntesis. Es posible reconocer a la cinética química farmacéutica que permite analizar cómo un fármaco es útil para el organismo humano y cómo éste absorbe, distribuye, metaboliza y elimina el producto.
No se debería pasar por alto tampoco la conexión entre la cinética química y el medio ambiente, la producción de alimentos, la medicina y la biología. Expertos en petroquímica, por su parte, aprovechan los saberes y los recursos procedentes de la cinética química a fin de examinar los procedimientos gracias a los cuales se advierten modificaciones en la concentración de uno o más reactivos químicos.
Al profundizar los saberes respecto a estas últimas cuestiones se aprende por ejemplo que, prestándole atención a la cinética química, se logra estudiar el proceso (la velocidad) que lleva a la reacción de descomposición, el deterioro, de un comestible.
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