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Reacciones Químicas La vida está llena de reacciones químicas: en las plantas (fotosíntesis), en nuestro cuerpo (respiración, digestión de los alimentos),

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Presentación del tema: "Reacciones Químicas La vida está llena de reacciones químicas: en las plantas (fotosíntesis), en nuestro cuerpo (respiración, digestión de los alimentos),"— Transcripción de la presentación:

1 Reacciones Químicas La vida está llena de reacciones químicas: en las plantas (fotosíntesis), en nuestro cuerpo (respiración, digestión de los alimentos), a nuestro alrededor (en la cocina, en los laboratorios, en la industria, etc). Los cambios químicos ocurren mediante la existencia de reacciones químicas, pudiéndose definir una reacción química, de varias formas, tales como: a) Un proceso en el que unas sustancias se transforman en otras por la reordenación de sus átomos mediante la rotura de unos enlaces en los reactivos y la formación de otros nuevos en los productos.

2 Reacciones Químicas b) Reacciones químicas: son procesos químicos donde las sustancias que intervienen, sufren cambios en su estructura, para dar origen a otras sustancias. c) También se puede decir que una reacción química es un fenómeno químico en el cual dos o más sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un algún tipo de energía, se transforman en otras sustancias (llamadas productos). Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro.

3 Reacciones Químicas Los productos obtenidos a partir de los reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química; no obstante, se ha comprobado experimentalmente que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. En otras palabras en toda reacción química el número de átomos de los reactivos y el número de átomos de los productos debe ser igual.

4 Ecuaciones Químicas El químico francés Lavoisier realizó innumerables experiencias con diversas reacciones químicas midiendo la masa de todos los componentes de la reacción (reactivos y productos). Como resultado de estas experiencias enunció la ley que lleva su nombre: En una reacción química, la masa se conserva. Es decir, la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos.

5 Reacciones Químicas Características o evidencias de una Reacción Química: a) Formación de precipitados (sólidos que son productos de la reacción de dos reactivos líquidos). b) Formación de gases acompañados de cambios de temperatura. c) Desprendimiento de luz y energía y de energía. Reglas: a) En toda reacción se conservan los átomos y las cargas (si hay iones). b) No puede ocurrir un proceso de oxidación (elemento que pierde electrones) o de reducción (elemento que gana electrones) aislado, ambos ocurren simultáneamente. c) Las reacciones químicas son más fáciles entre sustancias líquidas o gaseosas, o en solución, debido a que sus átomos o moléculas se hallan más separadas y permiten un contacto más íntimo entre los cuerpos que reaccionan.

6 Reacciones Químicas Las ecuaciones químicas: son expresiones matemáticas abreviadas que se utilizan para describir lo que sucede en una reacción química en sus estados inicial y final. En ella figuran dos miembros; en el primero, los símbolos o fórmulas de los reactivos, y en el segundo los símbolos o fórmulas de los productos. Para separar ambos miembros se utiliza una flecha que generalmente se dirige hacia la derecha, indicando el sentido de la reacción. Por ejemplo: la ecuación química que describe la reacción entre el magnesio y el oxígeno. El oxígeno (O 2 ) y el magnesio (Mg) son los reactivos y el óxido de magnesio (MgO) es el producto. 2Mg + O 2 2MgO Cuando se calienta el magnesio lo suficiente la reacción con el oxígeno es muy rápida: se forma óxido de magnesio en una reacción muy exotérmica (reacción que desprende mucho calor).

7 Reacciones Químicas Las ecuaciones químicas tienen dos significados: a) Cualitativo: que indica la clase o calidad de las sustancias que reaccionan y los productos. En la ecuación anterior, el magnesio reacciona con el oxígeno para obtener óxido de magnesio. b) Cuantitativo: que representa la cantidad de átomos, moléculas, el peso o el volumen de los reactivos y de los productos. En la ecuación química anterior, se entiende que dos átomos de magnesio, reaccionan con una molécula de oxígeno (dos átomos de oxígeno) para obtenerse dos moléculas de óxido de magnesio. También se puede calcular la cantidad en gramos del o los productos, tomando como base los pesos atómicos de los reactivos (con ayuda de la Tabla Periódica). Foto 1: Magnesio antes de ser encendido. Foto2: Magnesio al momento de ser encendido. Foto3: Magnesio mientras es quemado. Foto 4: Residuo de la combustión, Óxido de Magnesio.

8 Reacciones Químicas Toda ecuación química tiene las características siguientes: a) Los reactivos y productos se representan utilizando símbolos para los elementos y fórmulas para los compuestos. b) Se debe indicar estado físico de los reactivos y productos entre paréntesis: (g) gaseoso, (l) líquido, (s) sólido y (ac) solución acuosa.. c) Se tiene que cumplir siempre la ley de conservación de la masa, y esto se tiene que reflejar en la ecuación química. Para ello, el número total de átomos de cada elemento que aparecen en los reactivos (izquierda) tiene que ser igual que el número de átomos que intervienen en los productos (derecha); si esto es así, se dice que la ecuación está balanceada. Zn (s) + CuSO 4 (ac) Cu (s) + ZnSO 4 (ac) 2Na (s) + 2H 2 O (l) 2NaOH (aq) + H 2 (g) Br 2 (l) + 2 NaI (ac) 2 NaBr (ac) + I 2 (s)

9 Para estudiar mejor las reacciones químicas resulta conveniente clasificarlas de la manera siguiente: 1.- Atendiendo a su estructura las podemos clasificar en reacciones de: a) Composición o síntesis. b) Descomposición. c) Simple sustitución. d) Doble sustitución. 2.- Atendiendo al sentido de la reacción: a) Reversibles. b) Irreversibles. 3.- Atendiendo al consumo o desprendimiento de calor: a) Endotérmicas b) Exotérmicas Reacciones Químicas

10 Reacciones de composición o síntesis: ocurren cuando dos o más elementos o compuestos se unen para formar uno o varios compuestos más complejos o de mayor masa molecular. Algunos ejemplos son: N 2 + 3H 2 2NH 3 (formación de amoniaco a partir de nitrógeno e hidrógeno) C + O 2 CO 2 (formación de dióxido de carbono a partir de carbono y oxígeno) SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 (formación de ácido sulfúrico a partir de trióxido de azufre y agua) Observe que en las reacciones anteriores, de elementos o compuestos sencillos se forman o sintetizan sustancias mas complejas. Molécula de ácido sulfúrico

11 Reacciones Químicas Reacciones de descomposición: al contrario que en el caso anterior, en esta ocasión tiene lugar la descomposición de un compuesto complejo en varios elementos o compuestos más sencillos. Algunos ejemplos son: 2H 2 O 2H 2 + O 2 (descomposición de la molécula de agua en los elementos hidrógeno y oxígeno; esta reacción se llama hidrólisis del agua) 2HgO 2Hg + 2O 2 (descomposición del óxido de mercurio en mercurio y oxígeno) (NH 4 ) 2 CO 3 2NH 3 + CO 2 + H 2 O (descomposición del carbonato de amonio en amoníaco, dióxido de carbono y agua) Observe que en las reacciones anteriores, los compuestos complejos se descomponen en elementos o compuestos más sencillos.

12 Reacciones Químicas Reacciones de simple sustitución: denominadas también de desplazamiento simple, ocurren cuando un elemento desplaza a otro en un compuesto. Algunos ejemplos son: Zn (s) + CuSO 4 (ac) Cu (s) + ZnSO 4 (ac) Na (s) + H 2 O (l) NaOH (s) + H 2 (g) Br 2 (l) + 2 NaI (ac) 2NaBr (aq) + I 2 (s) En la primera reacción puedes observar como el Zn (zinc) desplaza o sustituye al Cu (cobre) en el sulfato de cobre (CuSO 4 ), para formar sulfato de zinc (ZnSO 4 ). Lo mismo sucede en las dos reacciones siguientes, el sodio (Na) sustituye al hidrógeno (H) y el bromo (Br) sustituye al yodo (I).

13 Reacciones Químicas Reacciones de doble sustitución: también se denominan de doble desplazamiento y ocurren cuando hay intercambio de elementos entre dos compuestos diferentes y de esta manera originan nuevas sustancias. Se presentan cuando las sustancias que reaccionan se encuentran en solución (en forma de iones); esto facilita que los iones se combinen entre sí, para, para formar sustancias que permanecen estables en el medio reaccionante. Algunos ejemplos son: NaCl (ac) + AgNO 3 (ac) AgCl (s) + NaNO 3 (ac) HCl (ac) + NaOH (ac) NaCl (ac) + H 2 O (l) En la primera reacción puedes observar como el Na (sodio) del cloruro de sodio, desplaza o sustituye a la Ag (plata) del nitrato de plata, y la plata sustituye o desplaza al sodio, para formar cloruro de plata (AgCl) y nitrato de sodio NaNO 3. Lo mismo sucede en la reacción siguiente, el hidrógeno (H) sustituye o desplaza al sodio (Na) y el sodio (Na) sustituye o desplaza al hidrógeno (H). Reacciones de doble sustitución

14 Reacciones Químicas Algunos ejemplos son: Reacciones reversibles: este tipo de reacciones se presentan cuando los productos de una reacción pueden volver a reaccionar entre sí, para generar los reactivos iniciales. También se puede decir que éstas reacciones se realizan en ambos sentidos. Observe que en las tres reacciones anteriores los reactivos están separados de los productos por una flecha que apunta hacia ambos lados; esto indica que los reactivos reaccionan entre sí para formar los productos y que, una vez formados los productos, estos reaccionan entre si para formar nuevamente los reactivos.

15 Reacciones Químicas Reacciones Irreversibles: cuando los productos permanecen estables y no dan lugar a que se formen los reactivos iniciales, se dice que se ha llevado a cabo una reacción irreversible. En las ecuaciones químicas, las reacciones irreversibles se representan con una flecha en un solo sentido entre los reactivos y los productos.

16 Reacciones Químicas En toda reacción química hay emisión o absorción de energía que se manifiesta como luz y/o calor. Aquí aparece el concepto de Entalpía, entendida como la energía que se libera o absorbe. Reacciones Exotérmicas: cuando al producirse, hay desprendimiento de calor.

17 Reacciones Químicas Reacciones Endotérmicas: cuando es necesario la absorción de calor para que se puedan llevar a cabo una reacción química. – La energía liberada o absorbida se denomina calor de reacción o entalpía (H) por consiguiente: En una reacción exotérmica la entalpía es negativa. En una reacción endotérmica la entalpía es positiva.

18 Ecuaciones Químicas La humanidad ha utilizado desde el principio de su existencia reacciones químicas para producir energía. En primer lugar mediante la combustión de madera o de carbón, pasando por las que tienen lugar en los motores de explosión de los coches y llegando hasta las más sofisticadas, que tienen lugar en los motores de propulsión de las naves espaciales. Las reacciones químicas van acompañadas en unos casos de un desprendimiento y en otros de una absorción de energía, pero ¿de dónde procede esta energía?

19 Reacciones Químicas Cada átomo y cada molécula de una sustancia posee una determinada energía química o energía interna característica, que depende de la energía cinética (energía debido al movimiento de los átomos y moléculas) y energía potencial (energía debido a la posición de los átomos o moléculas) de las partículas constituyentes: átomos, electrones y núcleos. Por tanto, se puede afirmar que los reactivos de una reacción química poseen un determinado contenido energético propio (energía interna) y los productos otro diferente.

20 Reacciones Químicas Si en una reacción química disminuye la energía interna del sistema, se desprende energía. Si, por el contrario, aumenta la energía interna, se absorbe energía. La energía de una reacción es la energía que se pone en juego en la reacción y, por tanto, es igual al balance de energía interna entre los productos y los reactivos. La energía desprendida o absorbida puede ser en forma de energía luminosa, eléctrica, etc., pero habitualmente se manifiesta en forma de calor, por lo que el calor desprendido o absorbido en una reacción química, se llama calor de reacción y tiene un valor característico para cada reacción, en unas determinadas condiciones de presión y temperatura.

21 Reacciones Químicas Hemos visto que para que tenga lugar una reacción química se necesita un tiempo, y de esta forma puedan reaccionar las cantidades que existan de reactivos. Por ello, se define el tiempo de reacción como el tiempo en el que transcurre una reacción química. Según sea el valor del tiempo de reacción, las reacciones químicas se pueden dividir en: a) Reacciones rápidas. b) Reacciones lentas. Lo cual nos lleva a definir otro concepto, el de velocidad de reacción como la cantidad de una sustancia que se transforma en una reacción química en la unidad de tiempo. Puesto que en una reacción la sustancia transformada de reactivos produce otra cantidad de productos, la velocidad de reacción se puede representar tanto por la cantidad de uno de los reactivos que desaparece en la unidad de tiempo, como por la cantidad de uno de los productos que se forman en la unidad de tiempo.

22 Reacciones Químicas En muchas reacciones químicas, las distintas sustancias que intervienen (reactivos y productos) suelen formar una mezcla homogénea, por lo que como medida de la cantidad de sustancia se suele utilizar la concentración (cantidad de masa presente por unidad de volumen). ¿Cómo se mide la velocidad de una reacción? La determinación de la velocidad de una reacción pasa por la medida de la variación de la cantidad o concentración de uno de los componentes con el tiempo. Para ello se acude normalmente a un método indirecto, mediante la medida de una propiedad física que guarde una relación directa con la variación de la cantidad o concentración del componente a estudiar de la reacción. Cualquier propiedad física que varíe durante el curso de la reacción sirve para hallar la velocidad de reacción, siempre que esté asegurada una proporcionalidad directa entre la propiedad física y la cantidad de sustancia transformada.


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