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10 Velocidad de reacción:
efecto de la concentración. Cinética
Hemos visto que la velocidad de una reacción química puede expresarse
como un producto de tres factores:
Hasta ahora hemos utilizado esta relación para comprar velocidades de reacciones
diferentes: para ayudarnos a
comprender la orientación y la reactividad relativa, y por qué tiene lugar una reacción. Para que estas comparaciones
resulten lo más justas posibles, mantenemos
iguales aquellas condiciones que podemos controlar: temperatura y
concentración. Si se hace esto, entonces las reacciones íntimamente
relacionadas proceden a velocidad diferente, porque por lo general tienen
factores energéticos distintos; es decir, sus valores de Eact son
distintos. Para justificar esta diferencia, debemos estimar estabilidades
relativas de estados de transición.
También es útil el estudio de una reacción individual para ver cómo afectan los cambios deliberados de
condiciones experimentales a su velocidad. Por ejemplo, podemos determinarla Eact
si medimos la velocidad a diferentes temperaturas (Sec. 2.18). Sin embargo, la
información más valiosa que puede obtenerse acerca de una reacción procede
quizá del estudio del efecto de los cambios
de concentración sobre su velocidad.
A temperatura constante, ¿cómo se ve afecta la velocidad de una
reacción con un cambio en la concentración de los reaccionantes? Un aumento de
concentración no puede alterar la fracción de colisiones con energía suficiente
ni la fracción apropiada; sólo puede servir para aumentar el número total de
colisiones. Si se confinan más moléculas en el mecanismo espacio, chocarán con
más frecuencia y la reacción será más rápida. La frecuencia de colisiones y,
por tanto, la velocidad dependen con mucha exactitud de la concentración.
El campo de la química que se ocupa de la velocidad de las reacciones,
y especialmente la que depende de las concentraciones, se denomina cinética. Vemos qué nos puede enseñar
la cinética en cuanto a la sustitución nucleofílica alifática.