8.3 VELOCIDAD DE REACCIÒN
 ¿Cómo se define la velocidad de una reacción química?¿En qué unidades se mide?¿Qué factores afectan la velocidad de una reacción?¿Qué es catálisis?¿Por qué cuando se agrega un ácido a un clavo reacciona inmediatamente?¿Por qué la leche se descompone más rápido en lugares más calurosos que en clima templado o frío?¿Por qué un clavo tarda más en disolverse en ácido sulfúrico,que si estuviera pulverizado o en forma de viruta de hierro?

En la vida diaria los cambios suceden a diferente velocidad;por ejemplo,en la Ciudad de México el tránsito se hace muy lento en las horas pico(de 6 a 8 de la mañana y de 2 a 3 de la tarde),pero de las 10 a las 12 del día se puede circular a muy buena velocidad por las principales calles de la ciudad.
Tambien puedes regular la velocidad a la que gira un ventilador según la cantidad de aire que quieras recibir.Respecto a los alimentos,¿por qué al partir un aguacate se ennegrece rápidamente?,y si lo metes al refrigerador,¿dura más tiempo sin ennegrecerse?¿A qué se debe eso?La velocidad es una medida del cambio que ocurre por unidad de tiempo. 

En la mayoría de las reacciones químicas lo que interesa es acelerar las transformaciones,por ejemplo,en la fabricación de productos industriales;aunque en algunos casos el propósito es retardar una reacción,como la corrosión del hierro,la descomposición de alimentos,etcétera.
Por lo anterior,es muy importante saber cómo ocurren las reacciones químicas y los factores que afectan la velocidad de reacción.
La parte de la química que estudia la velocidad de las reacciones se llama cinética química y la velocidad de una reacción se define como la cantidad de uno de los reactivos que se transforma por unidad de tiempo,o bien la cantidad de uno de los productos que se forma por unidad de tiempo.

Es frecuente confundir los conceptos de velocidad de reacción y tiempo de reacción.Este último puede definirse como el tiempo transcurrido desde el inicio de una reacción hasta la aparente terminación de la misma.
La velocidad de una reacción depende del número de choques eficaces(es decir,de los que producen una reacción)entre las moléculas reaccionantes.

El numero de choques eficaces está en función de:
1.Número de choques totales,que depende a su vez de las concentraciones de los reactivos y de su estado físico 
 2. Número de moléculas con energía cinética suficiente,que aumenta en gran medida con la temperatura.
De acuerdo con lo anterior(que se denomina teoría de las colisiones),existen cuatro factores que afectan la velocidad de una reacción:naturaleza de los reactivos,concentración y estado físico de los reactivos,temperatura y catalizadores.

Teoria de las colisiones
Muchos han sido los esfuerzos realizados para comprender las propiedades de la materia y para establecer una teoría sobre la naturaleza del calor.En la actualidad estas dos vertientes convergen para dar paso al modelo cinético molecular.Éste abarca una de las teorías científicas que tiene una gran influencia en el desarrollo de la física y la química.De dicha teoría surge la explicación del comportamiento de cada uno de los estados de agregacion de la materia,describiendo como ocurren algunos fenómenos.

La teoría cinética de la materia es el intento mediante el cual se desean explicar las propiedades observables en escala macroscópica de cualquier sistema que nos rodea y que se encuentran al menos en alguna de las tres fases:gaseosa,líquida o sólida,a partir de las leyes que gobiernan las partículas microscópicas que las forman;es evidente que en alguna forma es necesario recurrir a la imaginación,a la intuición y,en cierta medida,a la observación ,para conceptualizar y definir dicho sistema.

Esto quiere decir que la información que se puede obtener d eun sistema está limitada a la observación y medición de algunos de sus atributos accesibles a nuestros sentidos,los cuales reflejan su naturaleza macroscópica,como su volumen,masa,presión,temperatura,color,energía,etc.Pero a partir de esta información muy poco se puede aprender del comportamiento individual de cada uno de los millones y millones de átomos o moléculas que los forman.Por ello es necesario recurrir a la imaginación para crear mentalmente un modelo en el cual,por medio de ciertas hipotésis ,se describan algunas características de esta enorme población de átomos o moléculas.

Este modelo tendrá un mínimo de hipotésis y con base en ellas habrá que deducir si las propiedades macroscópicas del sistema,descrito por dicho modelo,concuerdan con las observaciones realizadas en el laboratorio de las propiedades de un sistema real.Si la concordancia es satisfactoria,el modelo es apropiado para describir el sistema,si no,habrá que modificarlo hasta obtener uno que si lo sea.

De esta manera,haciendo suposiciones simples,relativas a la estructura y conducta de los átomos en la fase gaseosa,se obtiene una teoría molécular de los gases que concuerdan con las diversas propiedades macroscópicas observadas.

FACTORES QUE MODIFICAN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN
Naturaleza de los reactivos
La mayor o menor velocidad de una reacción depende de las características de las sustancias reaccionantes.por ejemplo,en una solución acuosa las sutancias que forman iones reaccionan con gran velocidad,difícil de medir,como en la neutralización ácido-base.En cambio,las reacciones que ocurren entre moléculas son más lentas y,por tanto, su velocidad es más fácil de medir.Cuando intervienen sustancias sólidas,la velocidad de reacción varía dependiendo de la superficie de contacto.Por ejemplo,cuando se cuece una papa entera su velocidad de reacción es menor que si se cuece cortada en trozos;en este último caso tardará menos tiempo en cocerse por que aumenta la superficie de contacto del vegetal con el agua.

Influencia de la concentración
De acuerdo con la teoría de las colisiones,para que se produzca una reacción química tienen que chocar entre si las moléculas iniciales.Ahora bien,segun la teoría cinética,el número de choques es proporcional a la concentración de cada reactivo.Por tanto,a mayor concentración,mayor número de choques,y mayor velocidad de reacción.
Así,en la reacción para formar ácido yodhídrico(HI)es evidente que si,por ejemplo,duplicamos la concentración de yodo(I2),cada molécula de hidrógeno(H2),al encontrarse con un doble número de moléculas de I2,chocará un número doble de veces,por lo que la velocidad de reacción se duplicará.Lo mismo ocurrirá si lo que se duplica es la concentración de H2.Por tanto la velocidad de reacción será proporcional a la concentración de cada reactivo.

Velocidad y temperatura 
Al elevar la temperatura de un sistema aumenta la velocidad de las moléculas y con ello el número de choques entre ellas,y viceversa.El notable incremento de la velocidad de reacción al aumentar temperatura se debe a que se incrementa el porcentaje de moléculas activadas,esto es,la energía cinética es superior a la de activación(la necesaria para iniciar una reacción).
Un ejemplo del efecto de la temperatura lo observamos cuando partimos una manzana en dos mitades.Si dejamos una sobre la manzana a la temperatura ambiente y colocamos la otra dentro del refrigerador,¿que sucede?

Catálisis
En el último cuarto del siglo XIX,los científicos alemanes fueron pioneros en el estudio de los cambios físicos asociados a las reacciones químicas.El científico más importante en este campo de la fisicoquímica fue el químico ruso-germano Friedrich Wilhelm Ostwald(1853-1932),quien procedió casi inmediatamente a poner en práctica las teorías del físico estadounidense Josiah Willard Gibbs(1839-1903),el cual estaba aplicando las catálisis a las reacciones químicas.
Las catálisis(palabra sugerida por Berzelius en 1835)es un proceso en el cual la velocidad de una reacción química determinada se acelera,en ocasiones enormemente,por la presencia de pequeñas cantidades de una sustancia que no parece tomar parte en la reacción.Así,el polvo de platino cataliza la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno.
Por tanto:un catalizador es una sustancia que modifica la velocidad de una reacción sin sufrir cambios aparentes en su composición o peso. 

En un principio se creyó que los catalizadores no intervenían en la reacción química y actuaban por su simple presencia.En la actualidad se ha comprobado que toman parte activa en la reacción,formando compuestos intermedios inestables que se descomponen en seguida regenerando el catalizador,por que lo que éste no se consume.De esta forma,el catalizador cambia el curso ordinario de la reacción,lo cual reduce la energía de activación.

Ejemplos de catalizadores positivos(los que aceleran una reacción)son el dióxido de manganeso(MnO2)que se utiliza en la obtención del clorato de potasio(KClO3),y el platino(Pt),que se emplea en la fabricación del ácido sulfúrico(H2SO4).
Un catalizador negativo,es decir,el que retarda una reacción,es el tetraetilo de plomo(C2H5)4Pb,que en México se utilizaba como antidetonante en las gasolinas hace ya muchos años.

Las acciones catalíticas intervienen en gran número de fenómenos químicos de importancia científica,industrial y biológica.Puesto que sin los catalizadores muchas reacciones se verificarían tan rápido o tan lentamente que sería imposible aprovecharlas,en diversas reacciones entre gases se utilizan catalizadores sólidos que se llaman de contacto.El proceso se denomina catálisis heterogénea.En los automóviles se utilizan convertidores catalíticos de contacto en los tubos de escape.Éstos catalizan la oxidación del CO a CO2 y los restos de hidrocarburos sin quemar de la gasolina.Los óxidos de nitrógeno se descomponen en N2 y O2 evitando que se emitan gases muy tóxicos a la atmósfera.

Consumismo e impacto ambiental

Desarrollo sustentable