Unidad 3 - Reacciones químicas

3°B        Fisicoquímica        MONETA S., Casia Victoria

UNIDAD 3: Las reacciones químicas

Modelización del cambio químico: lo que se conserva y lo que cambia en el proceso. Las reacciones químicas: su representación y su significado. Reacciones de combustión y óxido-reducción. Comportamiento ácido/ básico en sustancias de uso cotidiano. Indicadores ácido-base naturales. La energía asociada a las reacciones químicas: reacciones endotérmicas y exotérmicas. Introducción al concepto de velocidad de reacción.

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Reacciones químicas

"Debemos considerar como un axioma incontestable que en todas las operaciones del arte y de la naturaleza nada se crea; la misma cantidad de materia existe antes y después de un experimento... y no ocurren más cambios y combinaciones de estos elementos. Todo el arte de realizar experimentos depende de este principio"        -   Lavoisier 1789

– Introducción –

Las moléculas, como aquellas que componen el cuerpo, son colecciones de átomos que se unen por enlaces químicos. Los átomos se pueden unir de diferentes maneras para crear distintos conjuntos de enlaces químicos, el proceso de reorganizar átomos al romper un conjunto de enlaces químicos y formar un grupo nuevo es conocido como reacción química.

Las reacciones químicas ocurren cuando se rompe o forma los enlaces químicos entre los átomos. Las sustancias que están en la reacción química se conocen como reactivos y los que se producen al final de la reacción se llama productos. Se dibuja una flecha entre los reactivos y los productos para indicar la dirección de la reacción. Por ejemplo: 

La reacción de la descomposición del peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno se puede representar: 

2 H2O2         🡪           2 H2O         +         O2

peróxido de hidrógeno                   agua                      oxígeno

El peróxido de hidrógeno (que también se la llama “Agua oxigenada”, porque si prestan atención, su fórmula es la del agua con un oxígeno más) viene siendo el reactivo y es descompuesto en agua y oxígeno los cuales son los productos. El 2 frente al peróxido de hidrógeno y el agua, se llaman coeficientes e indican cuanto de cada molécula participa en la reacción, se incluye con el fin de que la ecuación esté balanceada, o sea, para que los dos lados de la ecuación tengan el mismo número de átomos. Deben estar balanceadas para demostrar que no se crean, ni destruyen átomos durante el curso de una reacción química normal.

1. REACCIONES QUÍMICAS

Los cambios en la materia son procesos en los que las sustancias pasan de un estado inicial a otro final distinto. Pueden clasificarse en:

Cambios físicos. Son los que producen alteraciones en el aspecto de las sustancias pero no en su naturaleza, es decir, las sustancias siguen siendo las mismas. Al volver a las condiciones iniciales, las sustancias vuelven a su estado de partida.

Cambios químicos. Son proceso en los que unas sustancias se transforman en otras con propiedades diferentes. Las sustancias que se transforman se denominan reactivos, las que se obtienen, productos; el proceso se conoce como reacción química.

REACTIVOS  🡪  PRODUCTOS

Para poder afirmar que se ha producido una reacción química es necesaria una evidencia experimental, que puede ser un cambio de color, el desprendimiento de un gas, la aparición de un sólido (precipitado), etc. En el caso de que no se pueda apreciar esa evidencia experimental, será necesario estudiar si se han modificado propiedades características de las sustancias de partida.

Desde el punto de vista teórico, en toda reacción química se producen:

• Choque entre las moléculas de los reactivos

• Ruptura de los enlaces de las moléculas de los reactivos.

• Formación de nuevas moléculas con enlaces diferentes.

Sin embargo, para que los choques puedan provocar ruptura de enlaces, es decir, para que sean eficientes, es necesario que las moléculas se muevan con suficiente energía y que choquen en la dirección adecuada.

En las reacciones químicas, las moléculas de los reactivos chocan entre sí de manera que se rompen enlaces y se originan otros nuevos, formándose las moléculas de los productos.

1. CONSERVACIÓN DE LA MASA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS

En 1774 A. Lavoisier realizó diversos experimentos calentando en recipientes de vidrio cerrados muestras de metales y aire. Descubrió que la masa total antes y después del calentamiento era la misma. Estos hechos experimentales le llevaron a formular la ley de conservación de la masa.

Ley de conservación de la masa: en toda reacción química se conserva la masa, es decir, la suma de la masa de los reactivos es igual a la suma de la masa de los productos.

En 1800 Dalton formuló una teoría que podría explicar esta ley, indicando que, en una reacción, el número de átomos de cada elemento es el mismo en los reactivos y en los productos, aunque la organización de sus enlaces sea diferente.

Un ejemplo de esto se pone de manifiesto en el modelo de partículas de la reacción entre el nitrógeno y el hidrógeno, ambos en estado gaseoso. El número de átomos de hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2) es el mismo antes y después de que reaccionen para dar amoniaco (NH3).

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1. REACCIONES QUÍMICAS

Una ecuación química es la representación simbólica y abreviada de una reacción química. Una ecuación química consta de:

• Dos miembros separados por una flecha (🡪) que indica el sentido en que se produce la reacción.

A+B+ ... 🡪 C+D+...

• Las fórmulas de los reactivos, que se escriben en el primer miembro, y las de los productos, que se escriben en el segundo.

• El estado físico de las sustancias que intervienen. Se escribe con una abreviatura entre paréntesis junto a la fórmula. Por ejemplo si en una reacción interviene agua en estado líquido, se escribirá H2O (l)

Ajuste de ecuaciones químicas

Como en toda reacción química se cumple la ley de conservación de la masa, cuando se representan ecuaciones químicas hay que igualar el número de átomos en los dos miembros de la ecuación. Esta operación se denomina ajuste de la ecuación química.

Para ajustar ecuaciones químicas se deben seguir una serie de pasos. En la tabla siguiente se muestra, paso a paso, el proceso de ajuste de la ecuación química que representa la reacción entre el monóxido de carbono y el oxígeno para formar dióxido de carbono.

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