En química, la reactividad se refiere a la capacidad de una sustancia para sufrir una reacción química, ya sea con ella misma o con otras sustancias o reactivos, transformándose en uno o varios productos y liberando energía.
Es un concepto amplio que se puede estudiar desde varios puntos de vista, uno termodinámico y otro cinético. Desde un punto de vista termodinámico, a mayor reactividad menos energía es necesaria para iniciar la reacción y/o mayor energía se libera en la reacción. Desde un punto de vista cinético, a mayor reactividad mayor velocidad de transformación de los reactivos.
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Generalidades
Una reacción ocurre generalmente en la dirección en la que una sustancia se transforma en otras sustancias más estables, es decir, con un nivel de energía menor. La diferencia de energía se puede predecir mediante diferentes teorías, por ejemplo mediante la teoría del enlace de valencia y las teorías de orbitales atómicos y moleculares.
La estabilidad de los electrones en los átomos y moléculas es uno de los principales aspectos que influyen en la reactividad y el tipo de enlaces que puede formar, sobre todo la configuración en la capa de valencia.
La mayor reactividad aparece, en general, entre átomos que presentan orbitales con electrones desapareados. Los átomos con orbitales semillenos son más estables, pero aún presentan reactividad relativamente alta. Los átomos con orbitales completos y todos los electrones apareados son los que presentan menor reactividad.
Por ejemplo, el carbono tiene una valencia de 4, es decir, 4 electrones en su orbital más externo, pero este orbital puede albergar hasta 8 electrones. Su configuración electrónica de valencia es 2s2 2p2 y tiene la capa de valencia semillena. Así, el carbono puede formar 4 enlaces, uno por cada electrón desapareado.
Una explicación muy simple sobre la reactividad sería que la reactividad aumenta al aumentar la facilidad para aceptar o donar electrones. En el caso del carbono, puede aceptar 4 electrones en su capa de valencia para completar esta capa electrónica. Este principio no solo se aplica a átomos de elementos, también se puede aplicar a iones y a compuestos moleculares.
Además de las características del átomo o molécula, la reactividad se ve fuertemente afectada por el contexto en el que se produce la reacción: temperatura, pureza química, presencia de otras sustancias, presencia de catalizadores, etc.
Es muy común referirse a las especies químicas con baja reactividad como «estables», pero la estabilidad se refiere en la mayoría de ocasiones a una descomposición radioactiva lenta, así que hay que tener claro el contexto en el que se habla de estabilidad química.
Las sustancias químicas no reactivas, o mejor dicho, con reactividad extremadamente baja, se conocen como intertes; por ejemplo, los gases nobles se suelen clasificar como elementos inertes, ya que tienen una reactividad prácticamente nula con la mayoría de otros elementos. No obstante, tanto las especies químicas estables como las inertes pueden reaccionar en determinadas circunstancias, por ejemplo si se aplica la suficiente energía.
Reactividad y cinética de reacción
El concepto de reactividad se asocia frecuentemente con la tasa o velocidad de reacción, una medida que se puede utilizar como medida de la reactividad de una sustancia. Por ejemplo, se puede medir el cambio en la concentración molar por segundo de los reactivos y productos de una reacción.
Si tenemos una reacción molecular simple:
A (reactivo) → B (producto)
La tasa de reacción se puede representar mediante esta fórmula:
R = k · [A]
Dónde la tasa o velocidad de reacción (R) es el cambio de concentración de A por segundo y es igual al coeficiente de reacción k multiplicado por la concentración del reactivo A.
Si hay más de un reactivo:
R = k · [A]n · [B]m
De acuerdo con esta ecuación, a mayor reactividad mayor coeficiente de reacción y mayor velocidad de reacción.
Reactividad en la tabla periódica
La clasificación de los elementos en la tabla periódica permite reconocer patrones en características de los elementos químicos, incluyendo la reactividad. Tanto los elementos de alta electropositividad como los elementos de alta electronegatividad presenta alta reactividad química.
La electronegatividad asciende de forma general desde la parte inferior izquierda hacia la parte superior derecha de la tabla periódica, y la electropositividad aumenta hacia la parte inferior izquierda. Entre los elementos con mayor reactividad están los halógenos, los metales alcalinos y los alcalinotérreos.
- Como elemento con mayor reactividad se suele citar al flúor, el primer elemento del grupo de los halógenos (grupo 17).
- El francio es el metal más reactivo, pero es muy inestable; su período de semidesintegración es de tan sólo 22 minutos.
- El cesio, situado junto encima del francio, sigue siendo muy reactivo pero cuenta con un isótopo estable.
- Los elementos menos reactivos son los gases nobles, generalmente clasificados como sustancias inertes.
- Los metales suelen presentar una reactividad intermedia. Los metales con baja reactividad se conocen como metales nobles. El metal con menor reactividad es el platino, le sigue el oro.