La temperatura tiene un marcado efecto sobre la velocidad de una reacción química, efecto que, consciente o inconscientemente, se utiliza en muchos actos de la vida cotidiana. Así, si queremos acelerar la cocción de unos alimentos, utilizamos una olla a presión, o si queremos detener los procesos de putrefacción guardamos dichos alimentos en el refrigerador. Conocer cómo la temperatura afecta a la velocidad de una reacción ayuda a entender el mecanismo de la reacción de un modo general y a controlar la reacción.
Para contestar la pregunta formulada necesitamos medir la velocidad a distintas temperaturas e investigar la relación existente entre ellas, o mejor aun, la relación existente entre la constante de velocidad, k, y la temperatura, T, ya que es preferible considerar una sola variable, esto es, no varias las concentraciones de los reactantes a la vez que T, sino mantenerlas constantes.
Las constantes de velocidad de las reacciones elementales bimoleculares aumentan, generalmente, con la temperatura. Sin embargo, es difícil pronosticar la conducta de la constante de velocidad total de una reacción compleja que ocurre en varios pasos. De acuerdo con la naturaleza del mecanismo, la constante de velocidad total puede aumentar, disminuir o permanecer virtualmente constante al variar la temperatura.
Tenemos que intentar encontrar la relación matemática existente entre ambas variables, de modo que reproduzca la variación observada.
Si representamos gráficas Velocidad-Temperatura se puede ver que su representación es de tipo exponencial (para la mayoría de las reacciones, pero no todas). Luego, podemos deducir que corresponderá a una ecuación del tipo general:
x = A·eBy
En nuestro cas:
k = A·e-B/T
Siempre es más útil manejar representaciones lineales. Si tomamos logaritmos, la ecuación se transforma en:
Uln k = ln A - B/T
que es la expresión de una recta. A y B son constantes características de cada reacción, que pueden calcularse a partir de la representación de ln k frente a 1/T; ln A será la ordenada en el origen y -B será la pendiente de la recta.
Fíjese que la relación existente entre la constante de velocidad y la temperatura, se ha obtenido de modo empírico, a través de datos experimentales correspondientes a muchas reacciones quimicas. La validez general de esta relación empírica fue demostrada por Arrhenius que propuso para la variación de la constante de velocidad en función de la temperatura, la siguiente ecuación:
k = A·e-Ea/RT
en donde e es la base de los logaritmos naturales, A es una constante llamada factor de frecuencia, Ea es la energía de activación de la reacción, R la constante universal de los gases y T la temperatura absoluta. El factor de frecuencia es independiente de la temperatura. Esta última ecuación se llama ecuación de Arrhenius y tiene mucha utilidad para determinar experimentalmente la energía de activación de las reacciones químicas.
Saludos.
