Se llaman catalizadores a las sustancias que intervienen en las reacciones, acelerándolas o retardándolas y que siguen presentes al finalizar la reacción, es decir que no se consumen en esta, no son parte de los productos reaccionantes. Las sustancias que retardan la velocidad de reacción se denominan inhibidores.
Por ejemplo, añadiendo dióxido de manganeso (MnO2) al peróxido de hidrógeno (H2O2), se observa que se descompone liberando abundante oxígeno:
La cantidad n de dióxido de manganeso (MnO2) permanece constante luego de finalizada la reacción.
i. Catalizadores de contacto o heterogéneos:
No reaccionan químicamente con las sustancias del sistema: adsorben en su superficie, las moléculas de esas sustancias reaccionantes, aumentan, por consiguiente, el número de choques entre ellas y aceleran la reacción.
Una reacción en la cual los reactantes y el catalizador no están en la misma fase (estado) es una reacción heterogénea. Este tipo de catalizadores generalmente producen una superficie donde las sustancias pueden reaccionar, estos catalizadores funcionan adsorbiendo alguno de los reactantes, debilitando el enlace en cuestión hasta el punto en que el otro reactante rompe dicho enlace. La adsorción es la adherencia de una sustancia a la superficie de otra.
Algunos metales (finamente divididos para aumentar la superficie de contacto) actúan como catalizadores de contacto: platino, níquel, óxido férrico (Fe2O3), pentóxido de vanadio (V2O5), entre otros. El dióxido de azufre (SO2) reacciona lentamente con el oxígeno:
2.SO2 + O2 ® 2.SO3 (lenta)
Pero, en presencia de platino y de calor, la reacción es inmediata:
Estos catalizadores actúan interviniendo en la reacción y luego se regeneran al finalizar la misma. Un catalizador homogéneo se encuentra en la misma fase (estado) que los reactantes
Por ejemplo, el empleo de monóxido de nitrógeno (NO) para catalizar la reacción entre el dióxido de azufre (SO2) y el oxígeno:
2.SO2 + O2 ® 2.SO3 (lenta)
El monóxido de nitrógeno (NO) reacciona con el oxígeno (oxidándose) dando dióxido de nitrógeno (NO2):
2.NO + O2 ® 2.NO2
Luego el dióxido de nitrógeno reacciona (reduciéndose) con el dióxido de azufre (este se oxida), dando trióxido de azufre (SO3) y regenerándose el monóxido de nitrógeno (NO):
2.SO2 + 2.NO2 ® 2.NO + 2.SO3
Son características de los catalizadores:
a) Gran desproporción entre la masa de las sustancias que reaccionan y la pequeña masa del catalizador.
b) El catalizador se halla igual al final del proceso, que al comienzo de él.
c) Un catalizador no produce una reacción que sin él no se realiza, solo modifica la velocidad de la misma.
d) Los catalizadores son específicos de cada reacción o de un cierto grupo de reacciones.
La absorción de las impurezas que acompañan a las sustancias reaccionantes, pueden disminuir o detener la acción del catalizador. Estas sustancias que retardan la acción de los catalizadores se denominan venenos del catalizador.
Resumiendo: para aumentar la velocidad de una reacción, se debe aumentar la posibilidad de choque entre las moléculas, iones o átomos de las sustancias reaccionantes, modificando las variables enumeradas que el proceso permita.
En termodinámica, la ley de Hess, propuesta por Germain Henri Hess en 1840 establece que la variación del calor en una reacción es la misma independiente del número de etapas. La ley de Hess se utiliza para predecir el cambio de entalpía en una reacción ΔHr.
El cambio de entalpía de una reacción química que transforma los reactivos en productos es el mismo independientemente de la ruta escogida para la reacción. Esto se llama la función de estado. Es decir, el cambio de entalpía que va desde los reactivos a los componentes intermedios A y luego hasta los productos es el mismo que el cambio cuando se va de los mismos reactivos a los componentes intermedios B y luego a los mismos productos.
La suma de ecuaciones químicas puede llevar a la ecuación neta. Si la energía se incluye para cada ecuación y es sumada, el resultado será la energía para la ecuación neta.
La ley de Hess dice que los cambios de entalpía son aditivos. ΔHneta = ΣΔHr. Tres reglas:
* Si la ecuación química es invertida, el signo de ΔH se invierte también. * Si los coeficientes son multiplicados, multiplicar ΔH por el mismo factor. * Si los coeficientes son divididos, dividir ΔH por el mismo divisor.
La Cinética Química es la rama de la química que estudia cuantitativamente la rapidez de reacción. También estudia el cambio de la composición de los estados energéticos con respecto al tiempo. Una reacción puede ser espontánea de acuerdo a las leyes termodinámicas, pero para saber si ocurre o no ocurre, ésta debe ocurrir en lapso de tiempo razonable. En este caso es imprescindible notar la diferencia entre espontaneidad y rapidez. Por ejemplo:
2 H2(g) + O2(g) --->º 2 H2O(l)
Pero no hay evidencia de que esa reacción ocurra debido a que es inmensamente lenta. Hay relación entre espontaneidad y rapidez. Para predecir cuán rápido ocurren las reacciones necesitamos los principios de la Cinética Química. a 25°C y una atmósfera de presión. Otro ejemplo de esta situación, es el caso de la mayoría de los compuestos orgánicos que componen nuestras células del cuerpo. La mayoría de éstos no son estables desde un punto de vista termodinámico el cual predice que deberían reaccionar espontáneamente con oxígeno par producir bióxido de carbono y agua. Por otra parte para nuestra suerte, nuestro lapso de vida tiene una rapidez adecuada que no le da tiempo a que todos esos procesos ocurran en ese intervalo sin ayuda de un catalítico. Por lo tanto estas reacciones están controladas por la rapidez en que ocurren y no por si son espontáneas o no.
La Termoquímica es una subdisciplina de la fisicoquímica que estudia los cambios de calor en procesos de cambio químico, como lo son las reacciones químicas. Se puede considerar que las reacciones químicas se producen a presión constante (atmósfera abierta, es decir, P=1 atm), o bien puede considerarse que se producen a volúmen constante (el del receptáculo donde se estén realizando).
Tratándose de intercambios de calor a presión constante, la magnitud característica de la termoquímica es el incremento de entalpía, es decir, la variación de calor que se dará en el paso de reactivos a productos.
Existen dos procesos involucrados en el estudio de la termoquímica,
Proceso a presión constante
El calor intercambiado en el proceso es equivalente a la variación de entalpía de la reacción.
Proceso a volumen constante
El calor que se intercambia en estas condiciones equivale a la variación de energía interna de la reacción.
El equilibrio químico es un estado del sistema en el que no se observan cambios a medida que transcurre el tiempo. Así pues, si tenemos un equilibrio de la forma:
a A + b B= c C + d D
Se define la constante de equilibrio Kc como el producto de las concentraciones en el equilibrio de los productos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, para cada temperatura.
Existen diversos factores capaces de modificar el estado de equilibrio en un proceso químico, como son la temperatura, la presión, y el efecto de la concentración. La influencia de estos tres factores se puede predecir, de una manera cualitativa por el Principio de Le Chatelier,que dice lo siguiente: si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo ( temperatura, presión o concentración), el sistema evoluciona de forma que se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación. Dirección Web recomendada
La Química es la Ciencia que estudia la estructura, las propiedades y las transformaciones de la materia. Quizás sea la Ciencia que más aporta a nuestra calidad de vida. Gracias a ella existen: los medicamentos, las vacunas, los análisis de sangre y orina, los conservantes para alimentos, el agua potable, los chips para ordenadores, la tinta de los bolígrafos, el gel de ducha, el papel, la ropa con la que nos vestimos, las fotografías, los productos de limpieza, los plásticos, los neumáticos, el combustible para automóviles, etc.
Todo esto hace de la Química una de las Ciencias de mayor relevancia para los seres humanos.
En estos dos enlaces puedes profundizar en las aplicaciones de la Química en la vida cotidiana:
Hola, como coordinador de este blog, Alonso Sánchez, espero que podrais encontrar toda la información deseada y que os sea de mucha utilidad. Por parte de todo mi equipo haremos todo lo posible pare ello. Un cordial saludo
