El calor de reacción es el calor desprendido o absorbido en una reacción química. Sus valores pueden conocerse para una reacción determinada o bien darse su valor para una reacción respecto a una cantidad de sustancia. Si su medida se realiza a presión y temperatura constantes se conoce con el nombre de entalpía. Pueden ser de dos tipos:

  • Reacciones exotérmicas: Son las reacciones en las que se produce un desprendimiento de energía en forma de calor.
  • Reacciones endotérmicas: Son en las que se produce una absorción de energía en forma de calor. A este tipo de reacciones pertenecen muchas reacciones de descomposición y en una reacción endotérmica es necesario un aporte continuo de energía para que se produzca.

Cinética Química

La cinética química estudia la velocidad con la que transcurren los procesos químicos y los factores de los que dependen dicha velocidad, así como el mecanismo a través del cual los reactivos se transforman en productos.

Velocidad de Reacción

La velocidad de reacción es la variación con el tiempo de la concentración de una de las sustancias de la reacción.

Teorías de las Reacciones Químicas

Teoría de las Colisiones

Para que se produzca una reacción química es necesario que los átomos o moléculas reaccionantes entren en contacto. Pero puede ocurrir que dos moléculas choquen entre sí y no se produzca reacción alguna, por ello debemos definir las condiciones para que se dé un choque eficaz:

  • El choque debe darse con una orientación adecuada.
  • Que las moléculas reaccionantes choquen con una energía suficiente como para romper o debilitar sus enlaces. Estas moléculas se llaman moléculas activadas y la energía mínima necesaria se conoce como energía de activación.

Teoría del Estado de Transición

Esta teoría completa a la teoría de colisiones, admite que tras el choque eficaz de la reacción se produce con el paso previo a través de un agregado molecular de los reactivos en el que los enlaces de los reactivos aún no se han roto y los enlaces de los productos aún no se han formado. A este estado se le llama estado de transición y al complejo molecular, complejo activado. Este estado transitorio es muy inestable debido a la energía que almacena superior a la de los reactivos antes del choque, tendiendo a evolucionar a un estado energético más favorable.

La energía de activación sería como la energía inicial que deben tener las moléculas que reaccionan para que si el choque se da con orientación adecuada este choque sea eficaz y se produzca la reacción química. La EA depende de la naturaleza de los reactivos:

  • Si EA es elevada pocas moléculas tendrán suficiente energía para superar ese valor. La velocidad de reacción es lenta.
  • Si es pequeña muchas moléculas tendrán suficiente energía para superar ese valor. La velocidad de reacción es elevada.

Factores que Afectan a la Velocidad de Reacción

  1. Concentración de los reactivos: la velocidad de reacción aumentará si se eleva la concentración de los reactivos.
  2. Temperatura: Al aumentar la temperatura aumentará la velocidad de reacción.
  3. Naturaleza de los reactivos: La velocidad de reacción de un proceso químico depende a menudo de sus características químicas, de la superficie de contacto entre las sustancias que reaccionan y de su estado físico.
  4. Superficie de contacto: A mayor superficie de contacto entre los reactivos, mayor probabilidad de que se produzca un choque entre ellos, al haber mayor número de choques, la velocidad será mayor.
  5. Presencia de catalizadores: Los catalizadores son sustancias ajenas a una reacción cuya presencia modifica la velocidad de la misma sin que ellas experimenten alteración permanente alguna.

    Características:

    • Su composición química no se altera en las reacciones en las que intervienen.
    • Pequeñas cantidades de catalizador son suficientes para modificar la velocidad de la reacción de grandes cantidades de reactivos.
    • Los catalizadores no provocan reacciones que no se darían sin su presencia. Tan solo modifican la velocidad de reacción.
    • No afectan a la cantidad final del producto obtenido, tan solo al tiempo que se tarda en obtenerlo.
    • La presencia de catalizador no afecta a las energías de los reactivos, ni de los productos, ni por lo tanto, a la energía de reacción.
    • Los catalizadores actúan modificando la energía de activación, es decir, la EA.

Tipos de Catalizadores

Según la fase en la que se encuentre el catalizador y los reactivos tendremos distintos tipos de catálisis:

  • Catálisis homogénea: Catalizador y reactivo se encuentran en la misma fase. Los catalizadores no son demasiado específicos.
  • Catálisis heterogénea: Catalizador y reactivo se encuentran en distinta fase, se pueden dar muchas posibilidades, pero lo más frecuente es que el catalizador sea sólido y los reactivos gaseosos. Son catalizadores generalmente muy específicos, catalizan solo determinadas reacciones.
  • Biocatálisis: Se da en reacciones que se producen en organismos vivos, siendo catalizadas por enzimas. Sería un caso intermedio entre los dos tipos de catálisis anteriores: formalmente es homogénea ya que se da en disolución acuosa pero tiene las características de una heterogénea. Se produce por catalizadores muy específicos.