Reacción Química Una reacción química es, esencialmente, una reorganización de las...

Reacción Química

Una reacción química es, esencialmente, una reorganización de las configuraciones electrónicas externas de los átomos que tiene lugar mediante la transferencia de electrones.

Reacción química

Estructural Termodinámico Cinético

Grado de conversión

Reacción Química

Tipos de reacciones químicas: atendiendo al tipo de transferencia electrónica

Reacciones que no cambian las cargas formales ni los números de oxidación. Ej. reacciones de cambio isomérico

NH4OCN (s) = H2N C

O

NH2 (s)

Reacciones donde solo cambian las cargas formales. Reacciones ácido-base

CH3COOH (ac) = CH3COO- (ac) + H+ (ac)

Reacción Química

Tipos de reacciones químicas: atendiendo al tipo de transferencia electrónica

Reacciones que cambian el número de oxidación, pudiendo o

no cambiar las cargas formales. Reacciones REDOX

Zn (s) + CuSO4 (ac) = Cu (s) + ZnSO4 (ac)

Ecuación Química

N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g)

Deben aparecer los estados de agregación de las sustancias. Debe estar ajustada, cumpliendo la ley de conservación de la masa. Si es una ecuación iónica además de estar ajustada desde el punto de vista de los elementos, debe conservarse la carga neta, cumpliendo el principio de electroneutralidad

H3C CH2 OH (g)Cu

250 oCH3C C

H

O

(g) + H2 (g)

Estequiometria: Es la parte de la química que estudia la composición cuantitativa de los compuestos químicos, las relaciones cuantitativas entre las sustancias involucradas en las reacciones químicas y las leyes que la regulan.

Estequiometria

Estequiometria

stoicheon metron

Medidas de los compuestos o partes

J. B. Richter (químico alemán)

Leyes Estequiométricas

Establecen las relaciones cuantitativas entre las sustancias que participan en las reacciones químicas.

Ley de Conservación de la Masa

Ley de las Proporciones Definidas

Ley de las Proporciones Múltiples

Ley de las Proporciones Recíprocas

Ley de Conservación de la Masa: Lomonosov, 1741 y Lavoisier, 1760


La masa de un sistema permanece invariable cualquiera que sea la transformación que ocurra dentro de él.

m(reaccionantes) = m(productos)


Ley de las Proporciones Definidas: Proust, 1801

Siempre que dos o más sustancias reaccionan para formar los mismos compuestos, lo hacen en una proporción invariable.

H2 (g) + ½ O2 (g) = H2O (l)

H2 (g) + O2 (g) = H2O2 (l)



Consecuencias

Permite escribir una fórmula química. Todos los compuestos químicos tienen una composición centesimal fija.

Ej. CO2: 27,29 % de carbono y 72,71 % de oxígeno.

Permite los cálculos estequiométricos



Relaciones derivadas:

Factor gravimétrico Relación de combinación Relación de transformación

Conceptos derivados

Extensión de la reacción Sustancia Limitante

Extensión de la reacción

H2 (g) + I2 (g) = 2 HI (g)

R (I2/H2) = m (I2) / m (H2) = k

m (I2) / m (H2) = I2 M (I2) / H2

M (H2)

n (I2) / I2 = n (H2) / H2

= n (HI) / HI =

= n (X) / X Extensión de la reacción (mole)

Para cualquier sustancia involucrada en la reacción tiene el mismo valor.


La extensión de la reacción es una magnitud extensiva.

Su valor depende de la cantidad de sustancia transformada de cualquier reaccionante o producto. Es un solo valor. Para cualquier sustancia involucrada en la reacción tiene el mismo valor.

Depende de la forma en que se haya ajustado la reacción química (valores de x). Por tanto se necesita conocer la estequiometría de la reacción.

Extensión de la reacciónLa extensión de la reacción al inicio de la reacción es cero (=0) y

se incrementa con el tiempo.

La extensión máxima se determina cuando la reacción se

completa y la extensión de equilibrio cuando la reacción alcanza el

estado de equilibrio.

La cantidad de sustancia que se transforma, n(x), es

numéricamente igual a la diferencia entre la cantidad de sustancia

que existe en un instante dado durante la reacción, n(x) y la

cantidad de sustancia inicial , no (x):

n = n(x)-no(x)


= n (X) / X

n = n(x)-no(x) y n = X

n (x) = X + no(x)

Permite calcular la cantidad de sustancia de cada participante de la reacción en cualquier momento durante el transcurso de la reacción.

Teniendo en cuenta:

Sustancia Limitante

• La sustancia limitante es aquella que al consumirse totalmente determina el fin de la reacción química

Determinación de la Sustancia Limitante

H2 (g) + I2 (g) = 2 HI (g)

1. Modelo Estequiométrico

n (x)/ mol H2 I2 HI

no (x) 1,05 1,00 0

n (x) = (x) - - 2n (x) = X + no(x) 1,05- 1,00- 0+2

2. Calcular máx y la sustancia limitante


Ley de las Proporciones Recíprocas, Richter

Equivalente químico de una sustancia en una reacción dada es la fracción 1/z* de su entidad elemental: átomo, molécula, ión. Se representa como X/z*.

z*: es el número de equivalencia

No es más que el No. de electrones cedidos o ganados (parcial o totalmente) por la entidad elemental X en la reacción.

Número de Equivalencia

• Reacciones ácido-base: es el No. de electrones compartidos o aceptados para compartir que corresponde con el valor absoluto de la variación que experimenta la carga formal de un átomo presente en la estructura de la entidad elemental. En las reacciones ácido base con agua z* = 1 siempre.

Número de Equivalencia

• Reacciones redox: z* es el No. de electrones ganados o cedidos (real o aparentemente) que corresponde con el valor absoluto de la variación que experimenta el No. de oxidación de un átomo presente en la estructura de la entidad elemental

Equivalente químico

M (X/z*) = M (X) / z* g/mol

n(X/z*) = m(X) / M(X/z*)

n(X/z*) = n(X) . z* mol

C(X/z*) = n(X/z*) / V

C(X/z*) = C(X) . z* mol/L



Las masas de sustancias diferentes que reaccionan con una misma masa de una sustancia dada, son las masas de combinación de aquellas sustancias, sus múltiplos o submúltiplos cuando se combinan entre sí.

H2 (g) + ½ O2 (g) = H2O (l)

m (X) 2g 16g 18g

Ca (s) + ½ O2 (g) = CaO (s)

m (X) 40g 16g 56g

Ca (s) + H2 (g) = CaH2 (s)

40g/mol 2 g/mol 42 g/moln(x/z*) 2 mol 2 mol 2 molM(x/z*) 20g/mol 1 g/mol 21 g/mol M(Ca/2) M(H2/2) M(CaH2/2)



Consecuencias

Cuando dos o más sustancias reaccionan, lo hacen en masas proporcionales a sus respectivas masas molares del equivalente.

Las sustancias reaccionan y se producen en las reacciones químicas de manera tal que sus cantidades de sustancias de equivalentes son iguales.

Ley fundamental de la volumetría

• Para reacciones en disolución de A con Bn(A/zA*) = n(B/zB*) Ley de Richter

c(A/zA*) . VA = c (B/zB*) . VB

• Para una dilución:c(A/zA*)conc . VA(conc) = c (B/zB*)dil . VB(dil)

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