Las reacciones químicas

[pic 1]04. Las reacciones químicas.

Física y Química - 1º Bachillerato

Unidad 04. Las reacciones químicas.

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Índice de contenidos: 

1. Concepto de reacción química        2

2. Ecuaciones químicas        2

2.1. Ajuste de ecuaciones químicas        2

2.2. Significado cuantitativo de una ecuación química        3

3. Tipos de reacciones químicas        3

3.1. Reacciones de combustión        4

4. Estequiometría de las reacciones químicas        5

4.1. Cálculos con relación masa-masa        5

4.2. Cálculos con relación volumen-volumen        5

4.3. Cálculos con relación masa-volumen        6

4.4. Cálculos con reactivo limitante        6

4.5. Cálculos con reactivos impuros        7

4.6. Cálculos con sustancias en disolución        8

4.7. Cálculos en reacciones con rendimiento distinto al 100%        8

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1. Concepto de reacción química.

A diario, observamos que se producen cambios en nuestro entorno. El agua se congela, las plantas y los animales crecen, la madera arde y el cristal se rompe. La materia se transforma constantemente; pero hay dos tipos de cambios:

• Cambios físicos: Son aquellos en los que no se modifica la naturaleza de las sustancias que intervienen. Por ejemplo, el agua se congela. 
• Cambios químicos: Son aquellos en los que unas sustancias se transforman en otras diferentes, con naturaleza y propiedades distintas. Por ejemplo, en una combustión. 

Una reacción química es un proceso mediante el cual una o varias sustancias iniciales, llamadas reactivos, se transforman en otras finales, denominadas productos. 

1. Ecuaciones químicas.

Una ecuación química es la representación escrita y abreviada de una reacción química, a la que se describe de manera cualitativa y cuantitativa. Por ejemplo: 

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Significado cualitativo de una ecuación química.

Para escribir e interpretar una ecuación química, se deben seguir unos pasos y normas de escritura. Veamos el siguiente ejemplo:

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• Escribimos las fórmulas de los reactivos a la izquierda y las de los productos a la derecha. Si hay varios reactivos o productos, añadimos el signo [pic 6] entre ellos.
• Separamos los dos miembros de la ecuación mediante una flecha que indica el sentido en el que avanza la reacción.
• Solo escribimos las fórmulas de las sustancias que intervienen en la reacción.
• Se debe indicar el estado de agregación de las sustancias, poniendo a continuación de cada fórmula letras entre paréntesis: estado sólido (s), líquido (l) o gas (g). Si la sustancia está en disolución acuosa, se añade (aq).
• A veces, se incluyen otros símbolos para indicar otras características del proceso: [pic 7] junto a un producto significa desprendimiento de gas, [pic 8] junto a un producto significa precipitado sólido, [pic 9] colocado sobre la flecha que muestra el sentido de la transformación significa calentamiento...
• En otras ocasiones, aparecen también variables como la temperatura y la presión de la reacción, la presencia de catalizadores o la energía de reacción.

De esta manera el significado cualitativo de la reacción química anterior se expresa de la siguiente forma: el carbonato de calcio, CaCO3(s), se descompone produciendo óxido de calcio sólido, CaO(s), y el desprendimiento de dióxido de carbono gaseoso, CO2(g).

1. Ajuste de ecuaciones químicas.

Ajustar una ecuación química consiste en asignar a cada fórmula un coeficiente para que el número de átomos de cada elemento sea el mismo en cada miembro de la ecuación.

Estos números se llaman coeficientes estequiométricos, y es conveniente que sean los números enteros más sencillos posibles. Hay que recordar que la reacción se produce entre moléculas, no entre átomos individuales, por lo que las fórmulas químicas no podemos modificarlas, ni añadir átomos sueltos.

Una ecuación química siempre ha de estar ajustada. Para ello, usaremos uno de los siguientes métodos:

• Método por tanteo: Consiste en probar con diferentes valores hasta que la ecuación quede ajustada. Se suele empezar por los átomos que no son hidrógeno, oxígeno o sustancias elementales, dejando estos últimos para el final. Se usa en ecuaciones sencillas. 
• Método algebraico o sistema de ecuaciones: Se emplea en los casos más complicados, en los que no podemos determinar los coeficientes por tanteo. Los pasos que se han de seguir son los siguientes: 

1. Cada uno de los coeficientes se considera una incógnita y se representa con una letra.
2. Se construye una ecuación para cada elemento químico, igualando el número de átomos de dicho elemento en ambos miembros.
3. Se resuelve el sistema de ecuaciones. Como hay más incógnitas que ecuaciones, se asigna un valor arbitrario a una de ellas y obtenemos una de las soluciones posibles.
4. Si se obtienen coeficientes fraccionarios, es habitual multiplicarlos por el número apropiado para obtener un conjunto de valores enteros.

1. Significado cuantitativo de una ecuación química.

Las ecuaciones químicas ajustadas nos proporcionan información acerca de las proporciones de las sustancias que intervienen. Así, podemos interpretar una ecuación química en términos atómico-moleculares y en términos molares.

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