Reacciones Quimicas

REACCIONES QUÍMICAS

1. LEY CONSERVACIÓN DE LA MATERIA

“En toda reacción química la suma de los pesos de los reactantes es igual a la suma de los pesos de los productos”.

Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

Peso molecular: 65 + 98 161 + 2

Suma: 163 163

2. REACCIÓN QUÍMICA

La reacción química es la transformación que sufren las sustancias (reactantes) para formar otras (productos). En una reacción química los átomos, moléculas o iones de los reactantes se reacomodan dando lugar a nuevas sustancias con propiedades diferentes a las iniciales. Durante las reacciones, se rompen enlaces químicos en las sustancias que reaccionan y se forman nuevos enlaces que originan los productos.

Una Reacción química es un proceso en el cual una sustancia (o sustancias) desaparece para formar una o más sustancias nuevas.

Cuando se produce una reacción química, se pueden observar algunos cambios como:

• Formación de precipitados

• Desprendimiento de un gas

• Cambio de coloración

• Desprendimiento de energía

3. ECUACIÓN QUÍMICA

Es una expresión abreviada de lo que sucede en una reacción química. En una ecuación química se usan símbolos y fórmulas químicas que representan a los reactantes y productos. Ej.:

HCl + NaOH NaCl + H2O

Para considerar que una reacción química es correcta, debe estar balanceada, es decir, el número de átomos de cada elemento debe ser el mismo en ambos miembros de la ecuación.

Los Elementos de una ecuación química son :

A. Sentido de la Reacción.- Se denota con una flecha que indica la transformación de reactantes a productos.

B. Coeficientes Estequiométricos.- Se escriben antes de la fórmula las sustancias para indicar cuántas unidades participan en la reacción y se obtienen del balance de la ecuación.

"El número de átomos en los reactantes ha de ser igual al número de átomos los productos, por cada elemento".

C. Estado Físico de las Sustancias Participantes.- Se usan las siguientes abreviaciones:

(s) : sólido

(l) : líquido

(g) : gaseoso

(ac): disuelto en agua o en solución acuosa

 Características

a. Los reactivos se separan de los productos mediante flechas (  ), que indican la dirección de la reacción. Los reactivos se escriben a la izquierda y los productos a la derecha de la flecha. El signo (+) se coloca entre los reactivos y los productos, cuando sea necesario.

b. Los coeficientes (números enteros) se escriben antes de las sustancias (por ejemplo: 2 HCl) y se utilizan para igualar o balancear el número de átomos, moléculas o iones que participan en la reacción.

c. El estado físico de los reactantes y productos se indica mediante los símbolos:(s) para el sólido; (l) para líquido; (g) para gaseoso; (ac) para sustancias en solución acuosa.

d. La utilización de doble flecha (  ) indica que la reacción es reversible, porque se produce en ambos sentidos, una flecha hacia arriba (  ) indica desprendimiento de un gas y una flecha hacia abajo (  ) indica la formación de un precipitado de un sólido de un líquido. Un delta sobre la flecha indica que se suministra calor a la reacción.

 ¿Qué información da una ecuación?

- Cuáles son los reactantes y cuáles son los productos.

- Las fórmulas de los reactantes y productos.

- La cantidad de moléculas o unidades fórmula de reactivos y productos en la reacción.

- La cantidad de átomos en cada elemento que intervienen en la reacción.

- La cantidad de moles de cada sustancia

- La cantidad de gramos de cada sustancia que se usa o que se produce.

Consideremos la ecuación:

2H2(g) + O2(g) 2H2O (g)

El hidrógeno gaseoso reacciona con el oxígeno gaseoso para producir agua, también en estado gaseoso. La ecuación nos da la siguiente información:

Hidrógeno Oxígeno  Agua

2 H2(g) +

2 moléculas

4 átomos de H

2 masa molar

2 moles

4 g

O2(g) 

1 molécula

2 átomo de O

1 masa molar

1 mol

32 g

2H2O (g)

2 moléculas

4 átomos de H + 2 átomos de O

2 masas molares

2 moles

2 x18 =36 g

4. CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES

1. Según la naturaleza de las sustancias reactantes, las reacciones pueden ser:

a. De Composición.- También se conocen corno reacciones de combinación o adición, son aquellas en las que dos o más reactantes se unen para formar un único producto.

A + B P

Ejemplo: 2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s)

4 Fe(s) + 3O2(g)  2Fe2O3(s)

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(ac)

b. De Descomposición.- Ocurre por descomposición de un reactante en dos o más productos.

P  A + B

Sobre la flecha se indica el factor necesario para llevar acabo la reacción no espontánea:

Calor 

Luz hv

Catalizador Fórmula

Ejemplo:

CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g)

c. Desplazamiento Simple.- También conocidas corno reacciones de sustitución. Se rigen por el siguiente criterio de reactividad: "El elemento más activo desplaza o sustituye al menos activo".

- Un metal sustituye a un catión metálico en su sal o al hidrógeno en un ácido, esto de acuerdo a su actividad química:

Li > K > Ba > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Cd > Ni > Sn > Pb > H > Cu

- Un no metal sustituye a un anión no metálico en su sal o ácido. Para halógenos la actividad química: F2 > Cl2 > Br2 > I2

Ejemplo:

2Fe(s) + 6HCl(ac)  2FeCl3(ac) + 3H2

CuSO4(ac) + Fe(s) → FeSO4(ac) + Cu(s)

d. De Doble Desplazamiento.- También conocidas como reacciones de metátesis. Consiste en un intercambio de cationes y aniones, sin cambio en los números de oxidación.

Ejemplo:

2AgNO3 + CaCl2  2AgCl + Ca (NO3)2

NaOH(ac) + HCl(ac)  NaCl(ac) + H2O (l)

e. Reacciones Reversibles: Cuando los productos de una reacción pueden volver a reaccionar entre sí, para generar los reactivos iniciales. También se puede decir que se realiza en ambos sentidos.

A + B  AB

Ej. :

f. Reacciones Irreversibles: Cuando los productos permanecen estables y no dan lugar a que se formen los reactivos iniciales.

A + B  AB

2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + 2 H2O

4Na + O2  2Na2O

2K + 2HNO3  2KNO3 + H2

CuCl2 + H2S  CuS + 2HCl

Toda reacción es más o menos reversible; pero en muchos casos esta reversibilidad es tan insignificante que se prefiere considerar prácticamente irreversible.

2. De acuerdo a los cambios de energía Térmica, las reacciones pueden ser:

a) Exotérmicas.- Son reacciones que liberan energía al entorno. Ocurren espontáneamente, los productos alcanzan un estado de menor energía (más estable) respecto a los reactantes. Es aquella que desprende calor cuando se produce.

C3H8 + O2  3CO2 + 4H2O + 341 Kcal

2H2 + O2  2H2O + 116 Kcal

Zn + H2SO4  ZnSO4 + H2 + 34,2 Kcal

S(s) + O2(g)  SO2(g) ºH= - 296 KJ

CH4 (g) + 3O2(g)  CO2(g) + 2H2O(g) ºH= - 890 KJ

b) Endotérmicas.- Son reacciones que absorben energía del entorno. No son espontáneas, los productos alcanzan un estado de mayor energía (menos estable) respecto a los reactantes. Es aquella que necesita el suministro de calor para llevarse a cabo.

Al2O3 + 2Fe + 203 Kcal  2 Al + FeSO4

CaCO3+   CaO +CO2

2 HgO (s)  2Hg (l) + O2 (g) ºH= 90,7 KJ

H2O(g)  ½ O2(g) + H2 (g) H0 = 241,4 kJ

La energía liberada o absorbida se denomina calor de reacción o entalpía (H) por consiguiente:

 En una reacción exotérmica la entalpía es negativa.

 En una reacción endotérmica la entalpía es positiva.

3. Reacciones de Combustión

Es la reacción química de una sustancia con el oxigeno. En estas reacciones, el oxígeno se combina con una sustancia combustible

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