Reacciones químicas
Definición. Se llama reacción química al conjunto de fenómenos por los cuales dos o más cuerpos puestos en contacto ejercitan su actividad química para originar nuevos cuerpos. Por consiguiente, toda reacción química implica la transformación de los cuerpos reaccionantes, a nuevas especies químicas (productos) por consiguiente reacción química equivale a una transformación. Ejemplo, cuando el gas cloro y el metal sodio reaccionan entre sí hay desaparición del Cloro y del Sodio como tales y en su lugar aparece un cuerpo nuevo, que es el cloruro de sodio o sal de cocina de propiedades muy diferentes a las del cloro y del sodio.
Representación de las reacciones químicas. Las reacciones se representan por igualdades llamadas “Ecuaciones Químicas”. Las ecuaciones químicas no muestran los cambios de energía que hay durante la reacción, por eso sus miembros no se separan con el signo de igual (=), sino por una flecha (→) cuya punta indica el sentido de la reacción.
“La Ecuación Química, es la representación de un proceso en que se verifica un cambio químico”.
Se la representa de la siguiente forma:
En el primer miembro de la ecuación (izquierda) se indican los reactantes. En el segundo miembro de la ecuación (derecha) se indican los productos.
Para que sea verdadera igualdad química es necesario poner las sustancias en proporciones convenientes que son como las incógnitas de las reacciones por lo cual se llaman con toda propiedad Ecuaciones. Ejemplo:
Es una ecuación química que indica que el azufre, reaccionando con el O2 produce anhídrido sulfuroso SO2 (gas sulfuroso).
Las ecuaciones químicas son en la mayoría de los casos el punto de partida para la resolución de los problemas que en química se presentan. Por eso conviene recordar aquí las reglas a que debe ajustarse su escritura para que sea correcta.
Para escribir una ecuación química y equilibrada se debe seguir los siguientes pasos:
1. Se escribe en el primer miembro las fórmulas de las sustancias reaccionantes, en el segundo miembro los productos de la reacción en forma indicada sin ajustar (equilibrar o balancear).
2. Los subíndices vienen prefijados por las reglas de la formulación únicamente se podrá llegar a la igualación tomando un adecuado número de moléculas de cada cuerpo. Esto se indica en la ecuación química colocando delante de la fórmula de cada sustancia, un coeficiente análogo tal como se hace en las ecuaciones matemáticas, que indica cuántas moléculas de ese cuerpo entran a formar parte de la reacción, o resultan de ella, según el miembro de que se trate. Ejemplos:
El coeficiente químico igual que en matemáticas afecta a todos los elementos de la fórmula, o sea que es potencial.
Examinando la ecuación es compatible con la ley de la conservación de la masa o de Lavoisier, está equilibrada y balanceada luego podemos generalizar la siguiente ley:
“En un cambio químico la masa total de los reaccionantes (sustancias iniciales) es igual a la masa total de los productos (sustancias finales)”. Matemáticamente:
La masa total de las sustancias iniciales (Mt Si) corresponden 138 g., masa total de las sustancias finales (Mt Sf) corresponden a los 138 g.
La comprobación de estos valores nos revela que la hipótesis es válida y podemos decir: “Que no hay aumento o pérdida de masa durante un cambio químico ordinario”.
Modernamente se admite que la energía tiene peso “Teoría de la Relatividad”. En este caso la ley de Lavoisier no será exacta, puesto que, al haber desprendimiento de energía en una reacción, tiene que haber pérdida de peso. Se ha observado que esta pérdida es sumamente pequeña, ha sido difícil apreciarla.
Cada sustancia de las que entran a formar parte de la ecuación debe expresarse por su fórmula molecular, siempre que se trate de cuerpos gaseosos o volátiles, Ejemplos: no será correcto escribir en forma atómica.
sino que debe escribirse en forma molecular:
Puesto que las moléculas de cloro, hidrógeno, nitrógeno, etc., son diatómicas, no así los metales que tienen moléculas monoatómicas.
Algunas veces especialmente en las reacciones complicadas se ajusta por simple tanteo. Ejemplos:
Reacción indicada:
Ajustada será:
Se ve que es preciso duplicar el primer miembro y el Na OH para igualar los hidrógenos.
Ecuación indicada:
Ecuación ajustada:
En ocasiones este tanteo puede conducir a error debido a que en el curso de la reacción algún elemento haya cambiado de valencia. En el caso por ejemplo de las reacciones Redox (oxidación-reducción).
3. División de las reacciones. Las reacciones se clasifican por los siguientes aspectos:
a) Reacciones por su mecanismo. Que se subdividen a la vez en:
1. Reacciones de Adición o combinación. Son aquellas en que dos o más sustancias se combinan para formar una sola. Ejemplos:
2. Reacciones por descomposición. Son las reacciones inversas a la combinación, donde un solo reactante da varios productos. Ejemplos:
3. Reacciones por simple sustitución o desplazamiento. Son las reacciones en las que los átomos de un elemento desplazan en un compuesto a los átomos de otro elemento. Ejemplos:
El zinc desplaza al H2, el Fe desplaza al H2 del H2 SO4, el zinc desplaza al cobre del Cu SO4
4. Reacciones de doble sustitución, metátesis o doble desplazamiento. Son aquellas en que dos sustancias compuestas intercambian mutuamente sus átomos. Ocurre fácilmente en disolución acuosa, particularmente en compuestos iónicos. Ejemplos:
b) Reacciones por cambios de valencia. Se subdividen en dos grupos:
1. Reacciones de oxidación reducción. Llamadas también reacciones redox, son aquellas en las que tiene lugar una transferencia de electrones, es decir, algunos elementos al pasar de un miembro al otro de la reacción cambian de valencia. Ejemplos:
2. Reacciones no redox. Son aquellas en que ningún elemento cambia de valencia. Ejemplos:
c. Reacciones no reversibles. Son aquellas que se efectúan en un solo sentido, mientras hay sustancias reaccionantes por quedar eliminado del sistema, alguno de los cuerpos producidos sea bajo la forma de gas, que se desprende o cuerpo insoluble llamado precipitado, tiende a producir un equilibrio. Ejemplos:
Reacciones reversibles. Son aquellas que pueden verificarse en uno u otro sentido simultáneamente. El signo que indica el carácter de reversibilidad es doble fecha. Ejemplos:
d. Reacciones por los cambios de energía calorífica. Estas reacciones se clasifican en:
1. Reacciones endotérmicas. Son aquellas que absorben calor o sea que hay que suministrarles calor (energía) para que se realicen. Ejemplos: La obtención del oxígeno por medio del K Cl O3
2. Reacciones exotérmicas. Son aquéllas que al producirse desprenden calor o alguna forma de energía. Ejemplos: La obtención del oxígeno a partir de la oxilita o peróxido de sodio.
“En toda reacción química existe siempre un intercambio de energía”, la energía puede clasificarse como:
a) Calorífica. Medida con un termómetro (diferencia de temperatura).
b) Eléctrica. Medida cualitativamente con una ampolleta.
c) Luminosa.Medida mediante un fotómetro (cámara fotográfica).
Cuando la energía (E) de una reacción química se considera como un reactante, indica que esa reacción necesita (absorbe) energía que puede ser llama de mechero, luz, electricidad, etc.
Cuando la energía (E) de una reacción se considera como un producto indica que esa reacción desprende (libera) energía medida como: una diferencia de temperatura o una corriente eléctrica.
Las reacciones por cambios de energía se clasifican en exergónicas y endergónicas.
Una reacción exergónica, es aquella en que se libera energía en consecuencia la energía es un producto.
Una reacción endergónica, es aquella en que absorbe energía en consecuencia la energía es un reactante.
Se utilizan los términos endergónicas y exergónicas por ser mucho más amplios que se refieren a las diversas formas de energía, calor, luz, electricidad, temperatura, etc.
En cambio, los términos exotérmicos y endotérmicos simplemente se refieren a la temperatura.
e. Causas que modifican las reacciones químicas. Son muchas entre las que cabe señalar:
1. El calor, la luz, la electricidad. En general favorecen las reacciones, así por ejemplo por el calor se oxida el Hg por la luz se combina el cloro con el hidrógeno y por la chispa eléctrica el hidrógeno y el oxígeno se cambian para formar el H2O. Ejemplos:
2.Favorecen las reacciones el estado particular en que se hallan algunos elementos en el momento de producirse, y se llama estado naciente. Así, el H2 en este estado decolora de negro a violeta, en cambio el mismo elemento hidrógeno después de algún tiempo de producido ya no verifica esta decoloración. Esto es debido a que el H naciente se halla en estado atómico y el H2 normal está formado por moléculas (hidrógeno molecular).
3.Facilita las reacciones el íntimo contacto, por eso los cuerpos reaccionan más cuando se hallan muy divididos (polvo) o en estado líquido o en solución. Así el ácido tartárico y el bicarbonato de sodio no reaccionan en forma de polvo seco, pero apenas se añade agua, producen gran efervescencia, porque se disuelven y reaccionan con desprendimiento de gas carbónico.
4.Ciertas reacciones se efectúan mejor, por la fuerza selectiva de unión que hay entre los elementos y se llama afinidad.
5.También influyen grandemente en las reacciones químicas la presencia de determinadas sustancias llamadas catalizadores que pueden ser orgánicos e inorgánicos.
Ejercicios:
I) Exprese las siguientes reacciones con palabras e indique a qué tipo pertenece cada una.
II) Ajuste cada una de las reacciones siguientes e indique a qué tipo pertenece:
III) Exprese con palabras cada una de las siguientes reacciones, ajuste e indique a qué tipo de reacción pertenece:
