Introducción a las Reacciones Químicas

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Introducción a las Reacciones Químicas:

Reacciones químicas

Las reacciones químicas son procesos mediante los cuales, una o varias sustancias iniciales llamadas reactivos, se transforman en una o varias sustancias finales llamadas productos. Por ejemplo: la combinación de oxígeno (O2) con hidrógeno (H2) para formar agua (H2O) es una reacción química, donde el hidrógeno y el oxígeno son los reactivos, y el agua es el producto.

El ser humano vive en contacto con innumerables reacciones químicas, muchas independientes de su control (reacciones naturales) y otras provocadas por él mismo para tener una vida más satisfactoria y completa.

Entre las reacciones naturales importantes para el hombre, se destacan dos esenciales: la fotosíntesis, que transforma el dióxido de carbono (CO2), el agua (H2O) y la energía solar en carbohidratos (CnH2n+2On) y oxígeno (O2), y la respiración, reacción inversa a la anterior, donde los carbohidratos se oxidan dentro del organismo, proveyendo de energía necesaria para la vida.

Entre las reacciones provocadas por el hombre para su beneficio propio, se encuentran: la combustión del petróleo, la elaboración de fertilizantes, la reducción de la plata para películas fotográficas, la reacción del dióxido de manganeso (MnO2), el cloruro de amonio (NH4Cl) y el zinc (Zn) en las pilas secas, y la fabricación de plásticos, entre muchas otras.

Otras reacciones químicas producen por el contrario, efectos perjudiciales al ser humano como: la descomposición de los alimentos, la corrosión de los objetos de hierro y/o acero, y la formación de óxidos de azufre en la atmósfera.

Todos estos cambios y muchos otros procesos creados por el hombre, son consecuencia de las propiedades químicas de las sustancias y dependen de su estructura y los enlaces existentes en las moléculas. Es importante saber las razones y modo de su ocurrencia, tanto para provocar las reacciones útiles para nuestro beneficio, como para evitar o contrarrestar las que causan efectos negativos.

Ecuaciones químicas

La ecuación química es una forma abreviada de expresar una reacción química, utilizando las fórmulas de las sustancias que intervienen en el cambio. En la ecuación, las sustancias se combinan entre sí y por lo tanto se transforman: los reactivos se escriben a la izquierda, y los productos a la derecha, separados por una flecha (→), por un signo de igualdad (=) o mediante una doble flecha (↔), dependiendo de las condiciones de la reacción; se utiliza un signo de adición (+) para separar cada reactivo o producto entre sí.

Sobre cómo se escriben las fórmulas de los elementos intervinientes en una ecuación química, existen los siguientes lineamientos relevantes universales:

• Los elementos gaseosos (no metálicos) tienen moléculas diatómicas (H2, N2, O2, F2 y Cl2), excepto los gases nobles (grupo 18 o VIIIA) quienes tampoco suelen reaccionar naturalmente con otras sustancias
• El bromo (Br2) y el yodo (I2) también tienen moléculas diatómicas, aunque no son gases
• Los elementos metálicos (la gran mayoría de los elementos existentes), se representan con un solo átomo, por ejemplo: Na (sodio), Fe (hierro), Al (aluminio), K (potasio), Cu (cobre), etcétera.
• El carbono (C) y el azufre (S) son no metales, pero también se representan mediante átomos solos
• El fósforo (P4) , un no metal, es una molécula tetra-atómica

Balanceo de ecuaciones químicas

El balanceo de ecuaciones es una consecuencia de la Ley de Conservación de la Masa, donde en una ecuación química para que represente correctamente una reacción química, debe tener el mismo número de átomos de cada elemento de las sustancias intervinientes, tanto antes del cambio químico (en los reactivos) como después del mismo (en los productos). Las ecuaciones químicas ya balanceadas correctamente proporcionan mucha información sobre las reacciones químicas representadas, no solo como ocurren, sino también las relaciones moleculares, molares y de masa entre las sustancias involucradas durante el cambio químico.

Para balancear ecuaciones se siguen diferentes procedimientos, destacándose los métodos de ion-electrón y por inspección, que es el más usado de los dos y comentado a continuación:

1. Se observa la siguiente ecuación química de la formación del agua, a partir del hidrógeno y el oxígeno: H2+O2→ H2O   Como se observa el hidrógeno, el oxígeno y el agua están bien escritos en su forma molecular según las reglas preliminares básicas sobre la escritura correcta de las sustancias elementales, sin embargo existe un desbalance sobre los átomos de cada elemento con respecto a los lados de la flecha del cambio químico: en el lado de los reactivos hay 2 átomos de hidrógeno y 2 de oxígeno correspondientes a sus moléculas diatómicas, pero del lado de los productos el agua posee 2 átomos de hidrógeno y 1 solo de oxígeno, por lo que falta 1 átomo de oxígeno para que la ecuación este correctamente balanceada.
2. Se corrige el número de átomos de oxígeno agregando un número 2 antes de la molécula de agua de los productos (un coeficiente), de esta manera: H2+O2→ 2H2O, esto ya genera igualdad entre el número de oxígenos, pero desfasa los hidrógenos porque ahora hay 2 moléculas de agua en los reactivos, con un total de 4 hidrógenos entre las dos, mientras que entre los productos el hidrógeno diatómico es una sola molécula, hacen falta 2 hidrógenos más para que este balanceada la ecuación.
3. Se corrigen el número de átomos de hidrógeno de los reactivos, agregando otro coeficiente 2 antes del hidrógeno diatómico, de la siguiente manera: 2H2+O2→ 2H2O, ahora SÍ ESTÁ BALANCEADA LA ECUACIÓN QUÍMICA, pues existe el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha de transformación.

Las ecuaciones químicas proporcionan más información que lo aparente a simple vista: en primer lugar indican cuantas moléculas se requieren para una reacción química. Luego recordando que 1 mol de cierta sustancia posee el mismo número de moléculas que el mol de otra sustancia, se reconoce que las ecuaciones también indican cuantos moles de cada una de las sustancias participan en la ecuación. Finalmente conociendo el número de moles, también se puede calcular la masa de cada una de las sustancias.

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