Unidad 4

Reacciones Químicas

Reacción Química

Una reacción química, también llamada cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual dos o más especie químicas o sustancias (llamadas reactantes o reactivos), se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos.

Desde tiempos inmemoriales al hombre le han llamado la atención los diversos procesos de transformación y se ha interesado por conocerlos. La razón es simple, una vez conocidos los cambios que sufre la materia se pueden controlar para beneficio de la humanidad.

En las reacciones químicas se pueden observar transformaciones, entre éstas podemos encontrar: cambio de color, precipitado, producción de un gas o cambio en la temperatura.

Por ejemplo, la formación de óxidos de hierro en una estructura constituida por una aleación de hierro expuesta a la atmósfera abierta causa un deterioro irreversible.

En la naturaleza, la velocidad con la que se llevan a cabo las reacciones químicas es variable. Algunas transformaciones son muy lentas, como la oxidación de los metales; otras muy rápidas, como la explosión de nitroglicerina.

¿Cómo se efectúa una reacción química?

Al combinarse las sustancias ocurre un rompimiento de los enlaces que mantienen unidos a los átomos que las conforman, de tal manera que estos átomos se reorganizan mediante nuevos enlaces entre ellos, lo que da lugar a nuevas sustancias.

Representación de una reacción química

Describe los cambios que suceden en la naturaleza debido al reordenamiento de los átomos de la materia de forma objetiva, cuantitativa y ordenada.

Ecuaciones químicas

Una ecuación química es la representación escrita, abreviada y simbólica de una reacción química; nos proporciona un medio para mostrar un cambio químico, los reactivos y los productos, su composición atómica y la relación molecular donde interviene.

La ecuación puede ser expresada por medio de símbolos y fórmulas de las sustancias participantes, por ejemplo:

2Mg+O2----------------------->2Mg

en algunas ocasiones utilizar cualquier letra del alfabeto, por ejemplo:

A + B --------------------->AB

Convencionalmente, a las sustancias que se escriben a la izquierda de la flecha se les llama reactivos o reactantes y constituyen el primer miembro de la ecuación.

Las sustancias escritas a la derecha de la flecha forman el segundo miembro de la ecuación y constituyen el producto de la reacción.

Ejemplo:

Reactivos --------------------------->Producto

HLC---------------------------->NaCl+H2O

La siguiente tabla que se refiere a los símbolos auxiliares utilizados en una reacción química.

Reacción Química de combinación

Una reacción de combinación es una reacción en la que dos reactantes se combinan en un producto . Una reacción de combinación también se conoce como una reacción de síntesis . La reacción tiene la siguiente forma general:

X + Y → XY

Ejemplos de combinación de Reacción

Reconocer una reacción de combinación mediante el examen de la cantidad de reactivos y productos. En esta reacción, dos reactivos se convierten en un solo producto. reacción de combinación se puede producir entre dos elementos, dos compuestos, o entre un compuesto y un elemento.

La quema de carbono en presencia de oxígeno para producir dióxido de carbono es una reacción de combinación:

C + O 2 → CO 2

El óxido de magnesio se combina con el dióxido de carbono para formar carbonato de magnesio en una reacción de combinación:

MgO + CO 2 → MgCO 3

Ejemplos de Reacciones de Combinación

Química General → Reacciones Químicas → Combinación

Las Reacciones de Combinación:

Las Reacciones de Combinación o Reacciones de Síntesis son aquellas en las que dos sustancias se unen para formar un único producto. En esta reacción los átomos de los reactivos se reagrupan para dar lugar el producto según la fórmula:

A + B → AB

donde A y B representan dos sustancias químicas cualesquiera.

Ejemplos de Reacciones de Combinación:

Combinación de óxidos con agua para formar hidróxidos:
- Na2O + H2O → 2Na(OH)
- CaO + H2O → Ca(OH)2
Combinación de óxidos con agua para formar oxácidos:
- SO2 + H2O → H2SO3
- SO3 + H2O → H2SO4
Combinación de óxidos para formar sales:
- MgO + SO3 → MgSO4
Combinación de no metal y oxígeno para formar óxidos:
- 2C + O2 → 2CO
- C + O2 → CO2
- S + O2 → SO2
- 4P + 5O2 → 2P2O5
Combinación de metal y oxígeno para formar óxidos:
- 4Na + O2 → 2Na2O
Combinación de metal y no metal para formar compuestos binarios:
- 2 Na + Cl2 → 2 NaCl
- 2 Al + 3 Br2 → 2 AlBr2
Combinación de no metal con hidrógeno para formar un hidrácido:
- Cl2 + H2 → 2HCl
- S + H2 → SH2
- P + H2 → PH2

Reacción Química de descomposición

En Una Reacción de Descomposición, Una sola sustancia descompone sí o sí rompe, produciendo dos o MÁS de Sustancias.

10 Ejemplos de reacciones químicas de descomposición

CaCO3 → CaO + CO2
HNO3 → H2O + NO2 + O2
Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O
Ca(HCO3)2 → CaCO3 H2O + CO2
H2O → H2 + O2
BaO2 → BaO + O2
KClO3 → KCl + O2
C6H12O6→ C2H5OH + CO2
KMnO4 → K2MnO4 + MnO4 + O2
K2Cr2O7 → K2CrO4 + Cr2O3 + O2

Nombres de los reactivos descompuestos

Descomposición del carbonato de calcio
Descomposición del ácido nitrico
Descomposición del Hidróxido de hierro (III)
Descomposición del carbonato ácido de calcio
Descomposición del agua
Descomposición del peróxido de bario
Descomposición del clorato de potasio
Descomposición de la glucosa
Descomposición del permanganato de potasio
Descomposición del Dicromato de potasio

Reacción Química Sustitucion simple y doble

Cuando una reacción implica un elemento que desplaza a otro en un compuesto, se llama reacción de sustitución simple o reacción de reposición simple. También se utiliza el nombre de "reacción de desplazamiento". Por ejemplo, una tira de cobre sumergida en una solución de nitrato de plata desplazará átomos de plata, produciendo nitrato de cobre y precipitación de cristales del metal plata.

Cu(s) + 2AgNO3(aq) -> 2 Ag(s) + Cu(NO3)2(aq)

Si el metal zinc se sumerge en un ácido, desplazará al hidrógeno del ácido.

ZN(s) + 2HCl(aq) -> 2 H2(g) + ZnCl2(aq)

Generalmente, los metales activos, desplazarán el hidrógeno de los ácidos.

Reacción Química neutralización

La reacción de neutralización es una reacción química que se da entre un ácido y una base, produciendo como como productos una sal más agua. Se llama neutralización porque al reaccionar un ácido con una base, estos neutralizan sus propiedades mutuamente. Una sal es un compuesto químico formado por cationes (iones con carga positiva) enlazados a aniones (iones con carga negativa), mediante un enlace iónico.

Entre los ejemplos que podemos citar tenemos:

1.-HCl(ac) + NaOH(ac) → NaCl(ac) + H2O(liq)

2.-H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + H2O

3.-HCl + NH3 → NH4Cl + H2O

4.-H2S + Fe(OH)2 → FeS + 2H2O

5.-HI + KOH → KI + H2O

Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor.

Reacción Química oxido-reducción

Reacción química que ocurre entre una sustancia oxidante y una sustancia reductora. Durante la reacción, la sustancia oxidante pierde electrones y la sustancia reductora gana electrones. Por ejemplo, se forma óxido cuando hay una reacción de oxidación-reducción entre el oxígeno que contiene el agua o el aire húmedo (una sustancia oxidante) y el hierro (una sustancia reductora). Las reacciones de oxidación-reducción también se producen cuando el cuerpo descompone la glucosa (un tipo de azúcar) y las grasas para producir energía. También se llama oxidorreducción.

Estequiometria quimica

La estequiometría química es una rama de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias que participan en una reacción química. Permite calcular las cantidades de reactivos y productos que se consumen o producen en una reacción, basándose en sus proporciones estequiométricas.

Conceptos básicos de la estequiometría

Mole: La mole es una unidad que representa una cantidad específica de partículas (átomos, moléculas, iones, etc.), equivalente al número de Avogadro, que es aproximadamente 6.022×10^23 partículas.
Masa molar: Es la masa de una mole de una sustancia, expresada en gramos por mole (g/mol). Se determina sumando las masas atómicas de los elementos en una molécula o fórmula química.
Ecuación química balanceada: Una ecuación química muestra los reactivos y productos de una reacción. Para que la reacción esté balanceada, debe cumplir la ley de conservación de la masa, es decir, el número de átomos de cada elemento debe ser igual en ambos lados de la ecuación.

Pasos para realizar cálculos estequiométricos

Escribir y balancear la ecuación química:
- Asegúrate de que la ecuación esté balanceada antes de realizar cualquier cálculo. Esto implica igualar el número de átomos de cada elemento en ambos lados de la ecuación.
Convertir las cantidades dadas a moles:
- Si se te proporciona la cantidad de una sustancia en gramos, convierte esa cantidad a moles utilizando la masa molar de la sustancia.
Utilizar las relaciones mol-mol:
- Usa los coeficientes de la ecuación balanceada para encontrar la relación entre los moles de los reactivos y los productos. Esto se llama proporción estequiométrica y permite calcular las cantidades de otras sustancias en la reacción.
Convertir los moles a la unidad deseada:
- Si el resultado final debe expresarse en gramos, multiplica los moles por la masa molar de la sustancia.

Ejemplo de cálculo estequiométrico

Consideremos la reacción de combustión del metano:

CH4+2O2→CO2+2H2O

Ejemplo: ¿Cuántos gramos de CO2 se producirán a partir de 16 gramos de CH4?

Balancear la ecuación: La ecuación ya está balanceada.
Convertir la cantidad de CH4 a moles:
- Masa molar de CH4=12.01+(4×1.008)=16.04 g/mol
- Moles de CH4=16.04g/mol16g≈1mol.
Usar la relación molar:
- De la ecuación balanceada, 1 mol de CH4 produce 1 mol de CO2.
Convertir los moles de CO2 a gramos:
- Masa molar de CO2=12.01+(2×16.00)=44.01 g/mol.
- Masa de CO2=1 mol×44.01 g/mol=44.01 g.

Respuesta: Se producirán 44.01 gramos de CO2 a partir de 16 gramos de CH4.

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