REACCIONES QUÍMICAS

 REACCIONES QUÍMICAS

 

1.                  La transformación de la materia

Cambios físicos	Cambios químicos
No se produce ninguna modificación de la naturaleza del sistema material.	Se origina alguna modificación de la naturaleza del sistema material. En un cambio químico, unas sustancias puras, elementos químicos o compuestos químicos se transforman en otras diferentes. Para ello tiene lugar una reordenación de los átomos de las distintas sustancias puras que intervienen a través de una reacción química.
Ejemplo: Congelación del agua	Ejemplo: Oxidación del hierro

 

2.                  Mezcla o compuesto químico

Mezcla	Compuesto químico
Conserva las propiedades de sus componentes.	Sus propiedades son diferentes de las de sus componentes iniciales.
Los componentes se agrupan en cualquier proporción.	La proporción de sus componentes es fija y determinada.
No tiene una fórmula química.	Tiene una fórmula química.
La separación de los componentes se realiza por procedimientos físicos, como la destilación, la decantación, la atracción mediante un imán, etc.	La separación de sus componentes se realiza por un procedimiento químico a través de una reacción química.

3.                  Cantidad de sustancia

 

Cantidad de sustancia es una magnitud proporcional a un número de partículas de dicha sustancia, que se utiliza como referencia, que pueden ser, según sea el caso, átomos, moléculas, iones o electrones. Como número de partículas de referencia se usa siempre 6,02·10²³ que se conoce como constante de Avogadro.

 

La constante de Avogadro, N_A, es el factor de conversión que permite dar el salto desde el nivel individual microscópico al nivel macroscópico para un colectivo de partículas igual a 6,02·10²³

 

La constante de Avogadro se puede expresar en la unidad u/g, de forma que:

N_A = 6,02·10²³ u/g

La relación entre la unidad de masa atómica, u, y la masa en gramos, g, es:

1 u = 1,6606·10^-24 g

En el Sistema Internacional de unidades, SI, la unidad de la magnitud cantidad de sustancia es el mol.

 

Mol de una sustancia es la cantidad existente en un número de partículas de la misma igual a la constante de Avogadro, N_A N_A = 6,02·10²³ partículas/mol = 6,02·10²³ u/g

Si la masa de una sustancia se expresa en g con el mismo valor numérico que tiene su masa en u, la cantidad de esa sustancia es un mol.

Masa atómica es la masa de un átomo de un elemento químico.

Masa molecular es la masa de una molécula de una sustancia.

 

Ejemplo: masa molecular del agua.

El Agua, es H₂O

La masa atómica del H es 1 u y la del O es 16 u H₂O: 2·1 u + 1·16 u = 18 u.

En el caso de una sustancia que no esté representada por moléculas, como un sólido iónico, o un sólido covalente reticular, no se puede emplear el término masa molecular y se debe usar el concepto masa-fórmula.

 

Masa-fórmula de una sustancia representada por su fórmula es igual a la suma de los productos de las masas atómicas de los elementos químicos multiplicadas por los subíndices de cada elemento químico en la fórmula.

 

Ejemplo: cloruro de sodio   La masa atómica del Na es 23 u y la del Cl es 35,5 u

La masa-fórmula del NaCl es:  

 M = 1·23 u + 1·35,5 u = 58,5 u

En la comunidad científica de lengua española no se suele diferenciar la masa-fórmula de la masa molecular, lo cual es un error pues representan conceptos científicos distintos, algo que no se hace en la lengua inglesa que distingue entre los conceptos de «formula mass» y «molecular mass» y no cometen el error de llamar masa molecular a la masa-fórmula de un compuesto iónico como el NaCl.

 

Como lo que caracteriza a un compuesto químico es su fórmula, se puede hallar la composición centesimal de los elementos químicos del mismo, es decir, el tanto por ciento de la masa correspondiente a cada uno de los elementos químicos que componen un compuesto químico, de la forma:

 % de X= A_X / M =100

n es el subíndice del elemento químico X de masa atómica A_X en la fórmula del compuesto químico, cuya masa-fórmula o molecular es M.

 

Masa molar, M, es la masa de un mol de una sustancia.

Se expresa en g/mol.

Ejemplo:  Agua, H₂O

La cantidad de sustancia, en mol, se calcula dividiendo la masa m, dada en g, de esa sustancia entre su masa molar M, expresada en g/mol

En un mol hay un número de  partículas igual a la constante de Avogadro N_A = 6,02·10²³ partículas/mol

4. La reacción química

 

H₂ à O₂ +H₂ O

H₂  + O₂   à H₂ O

1mol H ₂ +mol O₂  à 1mol H ₂O

 

Reacción química: Transformación de una o varias sustancias en otras diferentes.

Las sustancias que se transforman se llaman reactivos, R, y las que se originan, productos de la reacción, P

reactivos → productos de la reacción

Ejemplo: oxidación del monóxido de carbono

En el aire, el monóxido de carbono y el oxígeno forman dióxido de carbono     

monóxido de carbono (g) + dioxígeno (g) à dióxido de carbono (g)                       

 CO + O₂àCO₂

 

En el lenguaje químico internacional la expresión de una reacción química se llama ecuación química.

La ecuación química muestra:

Los reactivos y los productos de la reacción mediante sus respectivas fórmulas o símbolos químicos.

 

Los coeficientes estequiométricos, que son unos números que proporcionan las cantidades relativas de las sustancias que intervienen en la reacción química y que son proporcionales al número de moléculas, átomos o iones de cada sustancia.

 

Ejemplo: oxidación del monóxido de carbono

En el aire, el monóxido de carbono y el oxígeno forman dióxido de carbono

monóxido de carbono (g) + dioxígeno (g)  àdióxido de carbono (g)  

                                                         CO + O₂àCO₂

                                                        2CO + O₂à2CO₂

Una ecuación química representa los cambios que tienen lugar en una reacción química y permite realizar el estudio de la misma de una forma matemática, de modo que toda reacción química está correctamente representada por su ecuación química si, y sólo si, se cumplen las dos condiciones siguientes:

 

1.                  Las sustancias que intervienen en la reacción deben estar acertadamente descritas por sus símbolos y fórmulas químicas.

 

2.                  La suma del número y tipo de átomos de los elementos químicos, que conforman los reactivos, debe coincidir con la suma del número y tipo de átomos de los elementos químicos en los productos de la reacción.

 

El ajuste de la reacción consiste en determinar los valores numéricos de los coeficientes estequiométricos de los reactivos y productos de reacción que intervienen en una reacción química

 

Ley de Lavoisier o ley de conservación de la masa:

«En una reacción química, la masa total de los reactivos transformados es igual a la masa total de los productos de la reacción originados».

 

O también de otra forma: «Durante una reacción química, la masa total de las sustancias que intervienen en la misma permanece constante».

 

En una reacción química la materia ni se crea ni se destruye, solo se reorganiza. Por tanto, en una reacción química, la masa total de las sustancias puras que intervienen en la misma permanece constante

 

Ley de Proust o ley de las proporciones definidas:

Cuando tiene lugar una reacción química determinada, siempre se verifica está en una proporción fija y definida.

 

La ley de las proporciones definidas de Proust muestra que los elementos químicos se combinan para formar compuestos químicos, y siempre lo hacen en proporciones fijas y definidas

 

5. ¿Cómo se produce una reacción química?

 

Cada átomo, ion o molécula poseen una determinada energía propia o energía interna, U, por lo que en un sistema material que experimenta una reacción química, resulta que los reactivos tienen un contenido energético determinado, y los productos de la reacción, otro diferente, y la diferencia de energía interna, ΔU, entre los productos de reacción y los reactivos es igual a la energía intercambiada con su entorno o medio exterior:   

 ΔU = Uproductos - Ureactivos

Ejemplo: reacción química entre el hidrógeno y el yodo

Ecuación química: H₂ (g) + I₂ (g) → HI (g)   ; 

Ajustada: H₂ (g) + I₂ (g) → 2 HI (g)

Rotura y formación de enlaces: H-H + I-I → 2 H-I

                         Ureactivos         Uproductos            U → Uproductos -Ureactivos

 

Reacción endoenergética El sistema capta energía del medio exterior	Reacción exoenergética El sistema transfiere energía al medio exterior
U=Uproductos -Ureactivos    0          Uproductos  Ureactivos	U=Uproductos -Ureactivos    0                 Uproductos  Ureactivos

Energía de activación, E_a:

Energía mínima requerida para efectuar una reacción química.

Es una barrera energética que hay que vencer para que tenga lugar la reacción química.

                                                   

Reacción endoenergética  

 Reacción exoenergética

Tiempo de reacción: tiempo en el que transcurre una reacción.

Velocidad de reacción: cantidad de una sustancia que se transforma en la unidad de tiempo en el transcurso de la reacción química.

 

velocidad de la reacción = cantidad de sustancia transformada / tiempo de reacción

Reacción química rápida	Tiempo de reacción pequeño Velocidad de reacción elevada
Reacción química lenta	Tiempo de reacción elevado Velocidad de reacción pequeña

6. Estequiometría de la reacción química

 

El número de partículas, N, de un reactivo o producto de reacción se relaciona con la cantidad de sustancia, n, en mol, a través de la ecuación:   

N = n·N_A    donde N_A es la constante de Avogadro

 

 

7. Sustancias químicas de interés desde el punto de vista de las reacciones químicas

 

Relación estequiométrica: Relación entre los coeficientes estequiométricos de la ecuación química de la reacción química. Proporciona la estequiometría de la ecuación química

 

Estequiometría: Cálculos que se realizan sobre la ecuación química de una reacción química determinada para hallar la masa de cualquiera de las sustancias que intervienen en la reacción química, conocida la masa de otra, ya sea reactivo o producto de la reacción.

 

Ácido:  Sustancia que al disolverse en agua proporciona hidrones, o iones H⁺

La forma más sencilla de escribir este proceso es mediante la ecuación:

HA (aq) → H⁺ (aq) + A^- (aq)

 

Base: Sustancia capaz de aceptar hidrones, o iones H⁺

Ejemplo: transformación del amoníaco en ión amonio    NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

 

Ácidos	Bases o álcalis
Tienen sabor agrio	Tienen sabor amargo
Son corrosivos para la piel	Son corrosivos para la piel
En disolución conducen la corriente eléctrica	En disolución conducen la corriente eléctrica
Cambian el color de muchos colorantes orgánicos y vegetales	Modifican el color del colorante en sentido opuesto al de los ácidos
Reaccionan con numerosos metales, desprendiendo gas hidrógeno	Tienen un tacto untuoso y resbaladizo para la piel
Se neutralizan con las bases	Se neutralizan con los ácidos
La reacción entre una disolución acuosa de un ácido y otra de una base se llama de neutralización y se forma una sal más agua.

Escala de pH

‒  Escala del 0 al 14

‒ El pH del agua pura es 7, que es el valor neutro, ni ácido ni básico.

‒ Al añadir un ácido al agua disminuye el pH de la disolución.

‒ Al añadir una base al agua aumenta el pH de la disolución.

 

Indicador ácido-base

Sustancia que tiene una coloración distinta según se encuentre en un medio ácido o básico, es decir, según sea el pH.

El papel indicador universal es una cinta de papel que adopta un color amarillo-rojizo en una disolución ácida y verdoso-azulado si se moja con una disolución básica.

 

Existen muchas sustancias químicas, por ejemplo los hidrocarburos, que al verificar las reacciones de combustión liberan una gran cantidad de energía, generalmente en forma de calor.

Ejemplo:

combustión del metano metano (g) + dioxígeno (g) →dióxido de carbono (g) + agua (g) + energía

                  

CH₄ + O₂→CO₂ + H₂ O +890 kJ (sin ajustar)

CH₄ + 2O₂→CO₂ + H₂ O +890kJ

 

 

Fotosíntesis

 

Reacción que se produce en las plantas verdes en presencia de la luz, y por la acción de la clorofila, para transformar el dióxido de carbono que toman del aire y el agua que absorben del suelo, en glucosa, un glúcido de fórmula C₆H₁₂O₆, rico en energía química.

La fotosíntesis se resume en la siguiente ecuación química endoenergética:

dióxido de carbono + agua +  energía → glucosa +  oxígeno

CO₂ + H O₂ +  energía →C H O_{6 12 6}+  O₂ (sin ajustar)

6+ CO₂ + 6H O₂ + energía →C H O_{6 12 6}+ 6O₂

 

Respiración celular

 

Proceso que ocurre en el interior de las células de los organismos vivos en el que los nutrientes obtenidos a través de los alimentos son procesados para extraer la energía química almacenada en ellos, según la siguiente reacción exoenergética:

 

glucosa +  oxígeno →dióxido de carbono +  agua +  energía

C H O_{6 12 6} +  O₂→CO₂ + H O₂ + energía (sin ajustar)

C H O_{6 12 6}+ 6O₂ →6CO₂ + 6H O₂+ energía

Reacciones bioquímicas aeróbicas	Tienen lugar en presencia de oxígeno. Es el caso de la respiración celular y ello hace que el ser humano realice ejercicios físicos aeróbicos que necesitan de la respiración y como tales están: caminar, nadar, bailar, esquiar o pedalear.
Reacciones bioquímicas anaeróbicas	Tienen lugar en ausencia de oxígeno. Es el caso de la fermentación de la glucosa y ello hace que las personas practiquen ejercicios físicos anaeróbicos que comprenden la realización de actividades breves basadas en la fuerza, tales como el esprintar o el levantamiento de pesas.

Fermentación

Es un proceso biológico originado por algunos microorganismos en ausencia del oxígeno del aire.

 

Por ejemplo, la fermentación de glúcidos como la glucosa mediante levaduras origina el alcohol etanol, C₂H₅OH, según la ecuación:

                                         C₆H O₆→2C₂H₅OH+ 2CO₂          

 

Putrefacción

Es un proceso de degradación de la materia orgánica originado por microorganismos descomponedores, como bacterias y hongos, que producen la descomposición de la materia orgánica con una alteración de su aspecto, constitución y propiedades y la producción de olores desagradables

 

Algunos ejemplos de química aplicada:

Fibras artificiales

Combustibles

Plásticos

Colorantes, tintes, cosméticos, perfumes, jabones, detergentes, pinturas, barnices, lacas, disolventes

Aleaciones metálicas

Protección de metales frente a la corrosión

Alimentación y nutrición

Agricultura

Siderurgia

Industria farmacéutica

ACTIVIDADES INTERACTIVAS

Cuestiones sobre reacciones químicas

Entra en joinmyquiz.com e introduce este código  17450388.

Enlace URL: https://quizizz.com/join?gc=17450388

Canción: Rap de Química