La velocidad de reacción

Se define como la cantidad de sustancia que reacciona por unidad de tiempo.

Por ejemplo, la oxidación de un clavo de hierro bajo condiciones atmosféricas es una reacción lenta que puede tomar muchos años, la reacción que se lleva acabo para la generación del petróleo la cual tarda millones de años.

Las cantidades de cada sustancia se expresan mediante su concentración molar (mol/L) y se representa entre corchetes [ ].

La velocidad puede expresarse en términos de la velocidad a la que desaparece uno de los reactivos. O bien, a la velocidad que aparece uno de los productos.

La velocidad de reacción no es constante. Al principio, cuando la concentración de reactivos es mayor, también es mayor la probabilidad de que se den choques entre las moléculas de reactivo, y la velocidad es mayor.

A medida que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la probabilidad de choques y con ella la velocidad de la reacción. La medida de la velocidad de reacción implica la medida de la concentración de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la velocidad de una reacción necesitamos medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo, bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo. La velocidad de reacción se mide en unidades de concentración/tiempo, esto es, en moles/s.

1

CINÉTICA QUÍMICA.

La cinética química es el estudio de la velocidad y del mecanismo por medio de los cuales una especie química se transforma en otra. La velocidad es la masa, en moles, de un producto formado o de un reactante consumido por unidad de tiempo.

Factores que afectan a la velocidad de una reacción química

¿De qué depende que una reacción sea rápida o lenta? ¿Cómo se puede modificar la velocidad de una reacción? Una reacción química se produce mediante colisiones eficaces entre las partículas de los reactivos, por tanto, es fácil deducir que aquellas situaciones o factores que aumenten el número de estas colisiones implicarán una mayor velocidad de reacción. Veamos algunos de estos factores.

Temperatura

Al aumentar la temperatura, también lo hace la velocidad a la que se mueven las partículas y, por tanto, aumentará el número de colisiones y la violencia de estas. El resultado es una mayor velocidad en la reacción. Se dice, de manera aproximada, que por cada 10 °C de aumento en la temperatura, la velocidad se duplica.

Esto explica por qué para evitar la putrefacción de los alimentos los metemos en la nevera o en el congelador. Por el contrario, si queremos cocinarlos, los introducimos en el horno o en una cazuela puesta al fuego.

2

Grado de pulverización de los reactivos

Si los reactivos están en estado líquido o sólido, la pulverización, es decir, la reducción a partículas de menor tamaño, aumenta enormemente la velocidad de reacción, ya que facilita el contacto entre los reactivos y, por tanto, la colisión entre las partículas.

Por ejemplo, el carbón arde más rápido cuantos más pequeños son los pedazos; y si está finamente pulverizado, arde tan rápido que provoca una explosión.

Naturaleza química de los reactivos

Es decir si son sólidos, líquidos o Gas.

Concentración de los reactivos

Si los reactivos están en disolución o son gases encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su concentración, más alta será la velocidad de la reacción en la que participen, ya que, al haber más partículas en el mismo espacio, aumentará el número de colisiones.

3

Catalizadores

Los catalizadores son sustancias que aceleran o retardan la velocidad en que se forma la reacción.

Los catalizadores se añaden en pequeñas cantidades y son muy específicos; es decir, cada catalizador sirve para unas determinadas reacciones. El catalizador se puede recuperar al final de la reacción, puesto que estos no se consumen durante la reacción, sino que siguen presentes cuando esta termina, sin ser por ello parte de los productos.

La energía de activación es la energía mínima necesaria para que la reacción tenga efecto.

En otras palabras, se podría decir que la energía de activación, es el límite de energía requerido para que la reacción tenga efecto.

Los catalizadores negativos o inhibidores aumentan este límite de energía mínima.

Los catalizadores positivos o aceleradores disminuyen este límite de energía mínima.

4

La teoría de colisiones

La teoría de colisiones, propuesta hacia 1920 por Gilbert N. Lewis (1875-1946) y otros químicos, afirma que para que ocurra un cambio químico es necesario que las moléculas de la sustancia o sustancias iniciales entren en contacto mediante una colisión o choque.

Pero no todos los choques son iguales. El choque que provoca la reacción se denomina choque eficaz y debe cumplir estos dos requisitos:

Que el choque genere la suficiente energía para romper los enlaces entre los átomos.

Que el choque se realice con la orientación adecuada para formar la nueva molécula.

Los choques que no cumplen estas condiciones y, por tanto, no dan lugar a la reacción, se denominan choques ineficaces.

A veces, el paso de reactivo a producto se realiza mediante la formación de un compuesto intermedio o complejo activado que se transformará posteriormente en los productos.

La energía de activación en química es la energía que necesita un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso. La energía de activación suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química dada. Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de energía mínima.

Ejemplo de la Aplicación de la Velocidad de Reacción en la Industria.

La fibra de vidrio, tal como lo indica su nombre, es un material que consiste en numerosos y extremadamente finas fibras de vidrio.

Los fabricantes de vidrio, a lo largo de la historia, han experimentado con fibras de vidrio, pero la fabricación en masa de fibra de vidrio, sólo fue posible con la invención de maquinaria de herramientas más finas. Las fibras de vidrio también puede ocurrir naturalmente, como el pelo de Pele (es un término geológico de hilos o fibras de vidrio volcánico que se forman cuando pequeñas partículas de material fundido son lanzados al aire en erupciones volcánicas).

5

La lana de vidrio, lo que se conoce comúnmente hoy como "fibra de vidrio", sin embargo, fue inventado en 1938 por Russell Games Slayter de Owens-Corning como un material para ser utilizado como aislante. Se comercializa bajo el nombre comercial de Fiberglass, que se ha convertido en una marca registrada generalizada.

a resina de fibra de vidrio, ofertada por empresas de poliester, tiene un gran número de aplicaciones industriales, debido a que, al mezclarse los filamentos entrelazados extremadamente delgados de la fibra de vidrio con una resina, resulta un material ligero y duro, adecuado para la realización de todo tipo de tejidos, productos y piezas. Te presentamos las principales industrias que se benefician de este componente.

La industria automotriz

Es una de las principales beneficiadas de la resina de fibra de vidrio. Las empresas de poliéster usan láminas de fibra de vidrio para realizar piezas delanteras, traseras, paragolpes, salpicaderos e incluso asientos. Sirve también para hacer acabados específicos como el gel coat, un acabado de alta calidad en la superficie visible. Los más comunes usan resinas epóxicas o de poliéster insaturado, formando polímeros reticulados posteriormente cubiertos con matrices de polímero compuesto. La pigmentación es muy usual, ya que se busca un acabado de apariencia lisa, brillante y colorida.

Industria eólica

Para esta industria se suelen utilizar laminas de fibra de vidrio estructurales con núcleos como la madera de balsa, pvc o poliuretano, siendo necesario, a su vez, el uso de tejidos especiales como los unidireccionales o biaxales. Entre las piezas hechas con fibra de vidrio usadas por esta industria están las cunas y cantoneras de izado de palas, las aspas, tapas de seguridad, spiners y cover brakes.

6

Industria Ferroviaria

La resina de fibra de vidrio es esencial para la industria ferroviaria, tanto para la estructura interna y externa de los monorailes como para su acabado. Con este compuesto se realizan canales de aire acondicionado, puertas, mesitas (con paneles de formica), testeros (que incluye, entre otros, los parabrisas, las puertas de intercomunicación entre coches y los aparatos de tracción y choque), embellecedores y trampillas.

Estructura Química

Los polímeros que se agregan a la fibra de vidrio son resinas epóxicas o de poliester que al agregarle el catalizante generan una reacción química que la cura dándole dureza y para obtener una fortaleza estructural que ningún termoplástico es capaz de alcanzar, adicionalmente la fibra de vidrio es termoestable una vez curada por lo que el calor no la deforma.

La resina epoxi o poliepóxido es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o «endurecedor». Las resinas epoxi más frecuentes son producto de una reacción entre epiclorohidrina y bisfenol A.

El Peróxido de Metil Etil Cetona es un catalizador para resinas de poliéster insaturado y es generalmente usado para aplicaciones que emplean curado a temperatura ambiente. Es necesario que la resina contenga un promotor o acelerante antes de adicionarle este peróxido.

Bibliografías:

Ingeniería de la Cinética Química.” Autor: J. M. Smith. Ed. CECSAcienciasenbachillerato.blogspot.com/.../velocidad-de-reaccion-y-equilibri...tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/12/fibra-de-vidrio.htmlwww.coatsindustrial.com/es/information-hub/.../know-about-textile-fibre...

7