REACCIONES QUÍMICASCARLOS SAÚL MEJÍA ORDORICA

Las reacciones químicas

Una reacción química es un proceso en el que una o más sustancias (llamadas reactivos) se transforman en otra u otras diferentes (a las que llamamos productos).

Las ecuaciones químicas

Ejemplos de reacciones químicas y sus ecuaciones químicas correspondientes

Si mezclamos azufre en polvo con limaduras de hierro y luego calentamos esa mezcla heterogénea, se obtiene un sólido negro que es el sulfuro de hierro (II)

S + Fe → FeS + →

El hidrógeno gas reacciona con el oxígeno gas para dar lugar a agua.

H2 + O2 →H2O+ →

Ley de conservación de la masa:Ley de Lavoisier

En las reacciones químicas se cumple la ley de conservación de la masa, propuesta por el químico Antoine Laurent de Lavoisier (S. XVIII) y dice “en toda reacción química, la masa de las sustancias que reaccionan es igual a la masa de las sustancias que se forman” Entonces en la ecuación química H2 + O2 → H2O no se

cumple dicha ley (sobra un átomo de oxígeno) … Es necesario un ajuste de la ecuación química

incluyendo unos coeficientes estequiométricos:

2H2 + O2 → 2H2O+ →

Tipos de reacciones químicas

Reacciones de síntesis o combinación: dos o más sustancias se unen para formar una sustancia nueva.

A + B → AB

Ejemplos: S (s) + Fe (s) → FeS (s)H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g)

Reacciones de descomposición: se forman dos o más sustancias a partir de un compuesto dado.

AB → A + B

Ejemplos: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)

Reacciones de sustitución: un elemento reemplaza a otro en un compuesto.

AB + X → AX + B

Ejemplos: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag

Reacciones ácido – base o reacciones de neutralización: un ácido reacciona con una base para formar una sal y agua.

Ácido + Base → Sal + Agua

Ácido es una sustancia que en disolución acuosa cede iones H+

Ácido clorhídrico: HCl → H + + Cl ─Ácido sulfhídrico: H2S → 2H + + S 2─

Ácido sulfúrico: H2SO4 → 2H + + SO4 2─

Base es una sustancia que en disolución acuosa cede iones hidróxido OH─

Hidróxido de calcio: Ca (OH)2 → Ca 2+ + 2 OH─

El pH de una sustancia sirve para determinar si dicha sustancia es un ácido o una base. Matemáticamente pH = -log[H+]

Ejemplos de reacciones ácido – base:HCl + NaOH → NaCl + H2O

HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

Reacciones de oxidación – reducción: Oxidación: es la adición de oxígeno a una sustancia Reducción: es la pérdida de oxígeno de una

sustancia

Ejemplos: Reacción de oxidación del hierro:

4Fe (s)+ 3O2 (g) → 2Fe2O3 (s)

Reacción de reducción del monóxido de cobre:CuO(s) + H2 (g) → Cu(s) + H2O (g)

Reacciones de combustión: son aquellas en las que una sustancia combustible, en presencia de un comburente (que suele ser el oxígeno), dan lugar a dióxido de carbono, vapor de agua y energía (en forma de calor y de luz)

Ejemplos:Combustión del carbón: C (s) + O2 (g) → CO2 (g)Combustión del metano:CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g) +

calorCombustión de la glucosa: C6H10O6 + 6O2 (g) → 6CO2 (g) + 6H2O (g) +

energía

Velocidad de reacción La velocidad de reacción es la cantidad de sustancia que

se forma o que desaparece en la unidad de tiempo. Factores que afectan a la velocidad de reacción:

Naturaleza de los reactivos. Superficie de contacto entre los reactivos.

La velocidad de reacción es mayor cuanto mayor es la superficie de contacto entre reactivos, por ejemplo con reactivos pulverizados o en disolución.

Concentración de los reactivos. La velocidad de reacción aumenta al aumentar la concentración de los

reactivos, ya que el número de choques entre las moléculas que reaccionan es mayor

Temperatura. En general, la velocidad de reacción aumenta con la temperatura.

Presencia de catalizadores. Los catalizadores son sustancias que modifican la velocidad de reacción,

aumentándola (catalizadores positivos) o disminuyéndola (catalizadores negativos o inhibidores). Los catalizadores solo modifican la velocidad de la reacción, es decir, no reaccionan y se recuperan al final de la reacción.

Energía de las reacciones químicas Una reacción química es exotérmica cuando

desprende calor al producirse. El calor de la reacción puede indicarse formando parte de la ecuación

química:CH3 – CH2OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O + 1370 kJ

Puede indicarse separadamente de la reacción:CH3 – CH2OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O q = -1370 kJ/mol

Una reacción química es endotérmica cuando necesita calor para producirse. Con el calor formando parte de la ecuación:

CaCO3 + 177,8 kJ → CaO + CO2

Con el calor escrito separadamente de la ecuación:CaCO3 → CaO + CO2 q = 177,8 kJ/mol

Cantidad de sustancia. Concepto de mol El mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en 12 g de carbono 12.

El mol es la cantidad de sustancia que contiene el número de Avogadro (6,022·1023) de partículas

El concepto de mol es similar a los conceptos de par o de docena 1 par de zapatos son ……. zapatos y pesan ……… 1 par de lápices son ……. lápices y pesan ………………. 1 docena de huevos son ….. huevos y pesan …………… 1 docena de sillas son …… sillas y pesan ……………….. 1 mol de átomos de 12C contiene …………… átomos de 12C y pesa …. g.

Masa molecular y masa molar

La masa molecular es la suma de las masas atómicas de los átomos que constituyen la fórmula de un compuesto: Masa molecular del H2O = 2·1 + 16 = 18 u

La masa molar coincide con la masa molecular, pero expresada en gramos por mol: Masa molar del H2O = 2·1 + 16 = 18 g/mol

¿Cuánto pesa un mol de óxido de cobre(I)? ¿Cuántas moléculas de óxido de cobre (I) hay en un mol de

dicho compuesto? ¿Y cuántos átomos de oxígeno? ¿Y de cobre?

Estequiometría

La estequiometría es la parte de la Química que estudia las proporciones en las que reaccionan los distintos compuestos en una reacción química.

Cálculos estequiométricos(Actividad resuelta pag. 214)

Se escribe la ecuación química de la reacción y se ajusta. Debajo de cada sustancia escribimos las proporciones que nos

ofrecen los coeficientes estequiométricos del ajuste (en moles) En otra fila, escribimos los datos y las incógnitas del problema.

Los pasamos a moles. Establecemos la proporción en moles en que reacciona una

sustancia de cantidad conocida con la(s) que queremos calcular. Expresamos las cantidades obtenidas de las sustancias en las

unidades que nos pidan (gramos, litros,…)

A tener en cuenta…

Reactivos puros e impuros: en reactivos puros, la muestra de partida es únicamente la sustancia que va a reaccionar. La mayoría de las sustancias tienen impurezas y la cantidad que reacciona es menor que la cantidad de partida.

El volumen que ocupa un mol de cualquier gas en condiciones normales de presión y temperatura (p = 1atm y T=0ºC) es 22,4 L. En otras condiciones de presión y temperatura, tendremos que usar la fórmula P· V = n · R · T

P es la presión del gas (atm) V es su volumen (L) N es la cantidad de sustancia (mol) R es una constante de valor 0,082 atm·L / mol K T es la temperatura (K)

A tener en cuenta…

Muchas reacciones químicas tienen lugar en disolución acuosa en los que los reactivos están en una determinada concentración.Dicha concentración se puede medir de diferentes

maneras:

Porcentaje en masa:

Porcentaje en volumen:

Concentración en masa:

Molaridad (M) o concentración molar: