Modelo de las colisiones

Se basa en la idea que las moléculas deben chocar o colisionar para que se produzcan las reacciones químicas. Y mientras mas frecuentes sean estas colisiones mayores probabilidades existen de que los choques sean efectivos y den lugar a nuevos productos. De este planteamiento se puede concluir que mientras mayor sea la concentración de los reactantes, habrá mas choques y aumentara la velocidad de reacción.

Tu ya sabes que a mayor temperatura las moléculas de un gas se mueven con mayor rapidez, lo que significa un aumento de la energía cinética de las moléculas. El aumento de las velocidades moleculares implica mayor frecuencia de choques y mayor velocidad de reacción.

Sin embargo, no basta que las moléculas choquen para que se produzca una reacción. Se ha podido estimar que una fracción muy pequeña corresponde a colisiones efectivas. Hay, por lo menos, dos factores que deben concurrir para que un choque molecular produzca una nueva sustancia: la orientación de las moléculas y la energía de activación.

Energía de activación

La energía de activación (Ea) es la minima energía necesaria para que se inicie una reacción química. Por lo tanto, para que los choques entre las moléculas sean efectivos y produzcan una nueva sustancia, dichas moléculas deben poseer una energía cinética mayor o igual que la energía de activación

Perfil de una reacción

El avance o desarrollo de una reacción química puede mostrarse mediante un diagrama llamado perfil de reacción, que describe como cambia la energía de la reacción en la medida que avanza. Se pueden construir 2 diagramas diferentes, según si la reacción es exotérmica o endotérmica.

Acción de los catalizadores

Un catalizador es una sustancia que altera la velocidad de una reacción química, recuperándose, sin cambios en su composición y en su forma, al término de la reacción.

En la mayoría de los casos, los catalizadores aumentan la velocidad de las reacciones. Sin embargo, hay casos en que un catalizador disminuye la velocidad de una reacción. A estos catalizadores negativos se les llama comúnmente inhibidores.

En general, un catalizador modifica el mecanismo de una reacción, reduciendo la energía de activación. De esta manera, la velocidad de la reacción catalizada es mayor que la velocidad de la reacción no catalizada.

Observa en el diagrama que la energía de activación ha disminuido por efecto del catalizador, lo que permite que la reacción se desarrolle más rápidamente.

Catálisis importantes

Entre los casos de catálisis mas importantes en la actualidad están los convertidores catalíticos de los vehículos motorizados. Por otra parte, la vida depende fundamentalmente de los procesos de catálisis enzimática.

Convertidor catalítico

Cuando un motor de un automóvil funciona a altas temperaturas se genera oxido nítrico (NO), según la siguiente reacción:

N2 (g) + O2 (g) ------------------ 2NO (g)

Este gas pasa a la atmosfera y el oxido nítrico (NO), al reaccionar con oxigeno (O2), se transforma en dióxido nítrico (NO2). Junto con estos gases, el automóvil expulsa otros muy dañinos, como monóxido de carbono (CO) y algunos hidrocarburos sin quemar. El convertidor catalítico vino a solucionar este grave problema de contaminación. La función del convertidor es, por una parte, reducir el NO y eventualmente el NO2 a N2 y O2. Por otra, oxidar el CO y los hidrocarburos a CO2 y H2O.

Para tener en cuenta

1.- Una analogía con la energía de activación se puede ejemplificar con el caso de una persona que para pasar de un lado a otro en una carretera debe tener la suficiente energía para subir las escaleras de una pasarela que le permite el paso.

2.- Para que una colisión se efectiva y de origen a un nuevo compuesto, depende de 3 factores:

A.- De la energía que posean las moléculas en el momento de la colisiónB.- De la frecuencia de las colisiones molecularesC.- De que las orientaciones sean favorables

El producto de la frecuencia de las colisiones por las orientaciones favorables corresponde al termino A en la ecuación de Arrhenius. El factor energético esta representado por la energía de activación, Ea

3.- Catalizadores:- Un catalizador no aparece como reaccionantes en la ecuación global de la reacción.

- Los catalizadores que se encuentran en la misma fase de las sustancias reaccionantes son catalizadores homogéneos y el proceso se conoce como catálisis homogénea. Los catalizadores que se hallan en una fase distinta de las sustancias reaccionantes se conoce como catalizadores heterogéneos y el proceso se denomina catálisis heterogénea.

4.- Esmog fotoquímico Es una mezcla compleja de sustancias contaminantes y dañinas que se producen por la acción de la luz solar que actúa sobre gases emitidos por los vehículos motorizados y emisiones industriales. Las especies químicas presentes en el esmog fotoquímico incluyen, entre otras, a óxidos de nitrógeno, componentes orgánicos volátiles y ozono.

5.- Las enzimas son proteínas altamente especializadas que tienen como función la catálisis o regulación de la velocidad de las reacciones químicas que se llevan a cabo en los seres vivos. Desde 1982 se sabe que no todas las enzimas son proteínas. Existen moléculas de de RNA, llamadas ribozimas, que tienen actividad catalítica.

6.- Enzimas En la digestión de la leche la lactosa se descompone en glucosa y galactosa por acción de las enzimas lactasas.

La catalasa, contenida en la sangre y en el hígado de los mamíferos, cataliza la descomposición del preoxido de hidrogeno (H2O2) en agua y oxigeno.

La ptialina, presente en la saliva, cataliza hidrólisis de hidratos de carbono. El almidón se descompone en moléculas más pequeñas como dextrina y maltosa.

7.- El orden de una reacción de una etapa elemental es igual a la suma de los coeficientes estequiométricos de la ecuación elemental.

Un mecanismo de reacción se puede postular sobre la base de los datos experimentales y la experiencia del investigador químico.

Hermann Emil Fischer (1852-1919)

Químico alemán, ganador del premio Nobel en 1902. Realizo notables investigaciones. Demostró que las proteínas están formadas por aminoácidos. Mostró que la acción de las enzimas es específica. Creo la teoría o modelo de la cerradura y la llave. Determino la estructura molecular de 13 azucares, entre ellos la glucosa.

Vocabulario

Intermediario: especie que aparece en algunas de las etapas de un mecanismo de reacción, pero no en la ecuación global