REACCIONES Y ECUACIONES QUIMICAS Dra. Diana Chalco Quezada FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA

DEFINICION REACCION QUIMICA: Son las interacciones entre sustancias químicas que dan origen a algún cambio en la composición de las sustancias. Un cambio químico, puede reconocerse como: La producción de un gas La producción de calor o absorción de calor. Un cambio permanente en el color. Aparición de una sustancia insoluble.

REACCIONES QUIMICAS Las reacciones químicas son las transformaciones de la materia que producen cambios en unas sustancias para obtener otras diferentes. Se parte de sustancias llamadas reactivos y se obtienen los productos. Para que una reacción química tenga lugar, es necesario que las sustancias iniciales se encuentren en condiciones favorables.

TERMINOS, SIMBOLOS Y SU SIGNIFICADO Los reactivos son las sustancias que se combinan entre sí, se escriben a la izquierda. Los productos son las sustancias que se forman, se escriben a la derecha. Los reactivos se separan de los productos por medio de una flecha sencilla (→) o doble. Cada uno de los reactivos y de los productos se separan entre sí con un signo más (+).

TERMINOS, SIMBOLOS Y SU SIGNIFICADO Algunas veces se indican el estado físico de las sustancias que participan en la reacción, colocando la abreviatura de una sola letra entre paréntesis después de la fórmula de la sustancia. Un gas se indica con (g) Un líquido se indica con (l) Un sólido se indica con (s)

TERMINOS, SIMBOLOS Y SU SIGNIFICADO Cuando una reacción necesita calor para poder llevarse a cabo, puede aparecer un signo delta (Δ), arriba o debajo de la flecha que separa los reactivos y los productos. También arriba o abajo de la flecha pueden aparecer otras condiciones o sustancias necesarias para la reacción, como son los catalizadores. Catalizador: es una sustancia que acelera una reacción química, y que al final se recupera sin que haya sufrido cambio.

CARACTERISTICAS DE LOS CATALIZADORES - Pueden ser físicos (temperatura) o químicos (platino). Propiedades: Son aceleradores de las velocidades de reacción. Su composición no se altera en el balance total. Bastan en pequeñas cantidades. No inciden en el equilibrio final de las sustancias. Ayudan a vencer barreras No son capaces de provocar reacciones que sin ellos no se dé.

FACTORES QUE MODIFICAN LAS REACCIONES QUIMICAS Naturaleza de las sustancias reaccionantes. Superficie de contacto entre ellas. Temperatura. Presencia de catalizador. Acción de la luz. Concentración de sustancias determinantes del cambio químico.

CLASIFICACION DE LAS REACCIONES QUIMICAS Reacciones homogéneas y heterogéneas. Reacciones reversibles e irreversibles. Reacciones exotérmicas y endotérmicas. Reacciones de síntesis o combinación. Reacciones de descomposición. Reacciones de sustitución sencilla. Reacciones de neutralización. Reacciones de hidrólisis. Reacciones iónicas. Reacciones de oxidación. Reacciones de reducción. Reacciones de precipitación Reacciones de combustión

REACCION HOMOGENEA Y HETEROGENEA HOMOGENEA: cuando las sustancias reaccionantes y los productos forman una sola fase uniforme. HETEROGENEA: cuando las sustancias reaccionantes y los productos forman fases diferentes.

REACCIONES REVERSIBLES E IRREVERSIBLES REVERSIBLE: cuando los productos de la reacción pueden convertirse en los reactivos, es decir la reacción se puede dar en dos direcciones. ClNa + CaCO₃ ↔ CaCl + NaCO₃ IRREVERSIBLE: cuando la reacción se da en una sola dirección.

REACCIONES EXOTERMICAS Y ENDOTERMICAS EXOTERMICAS: cuando se desprende energía en el curso de la reacción. ENDOTERMICA: se absorbe energía en el curso de la reacción.

REACCIONES DE SINTESIS Llamadas también de combinación, ocurre cuando dos o más sustancias reaccionan para formar una nueva sustancia. Elementos que se unen para formar un nuevo compuesto. A + Z → AZ 2Na (s) + Cl₂ (g) → 2ClNa (s) 2Mg + O2 → 2 MgO

REACCIONES DE DESCOMPOSICION Cuando una sustancia sufre una transformación para formar dos o más sustancias. A partir de un único compuesto se obtienen como producto dos o más sustancias: AZ → A + Z 2 H₂O (l) → 2H₂ (g) + O₂(g) 2KClO3 → 2 KCl + 3O2

REACCION DE SIMPLE SUSTITUCION Cuando durante la reacción un elemento que se encuentra libre, va a sustituir a otro que se encuentra en un compuesto, dejando a su vez a éste en estado de libertad. En esta transformación un elemento se “traslada” de un compuesto a otro. A + BZ → AZ + B CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu Cu + 2 AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2 Ag

REACCIONES DE NEUTRALIZACION Son reacciones que se producen entre un ácido y una base (hidróxido), con la correspondiente formación de una sal más agua. HX + MOH → MX + HOH HCl + NaOH → NaCl + HOH

REACCIONES DE HIDROLISIS Resultan de la descomposición de una sal por medio del agua, para formar un ácido y una base. MX + HOH → HX + MOH KI + HOH → HI + KOH

REACCIONES IONICAS Son reacciones en las cuales una sustancia química se ioniza, disocia o descompone para formar en el agua una disolución conductora de electricidad. MX → M ⁺ + Xˉ NaCl → Na⁺ + Cl⁻

TIPOS DE REACCIONES INORGANICAS Reacciones ácido-base Reacciones de precipitación Reacciones de óxido-reducción.

REACCIONES ACIDO-BASE Llamada también reacción de neutralización, se da entre un ácido y una base. Un ácido se define como una sustancia que en medio acuoso disocia iones H⁺ Un ácido tiene facilidad de ceder protones. Un ácido es una sustancia que puede aceptar compartir un par de electrones para formar un enlace covalente.

REACCIONES ACIDO-BASE Una base es un compuesto que al disolverse en agua, da lugar a iones hidróxido OHˉ Una base es una sustancia que acepta protones. Una base es una sustancia que puede ceder o compartir electrones, para forma un enlace covalente.

FUERZA DE ACIDOS Y BASES Ácidos fuertes: son aquellos cuyas moléculas están disociadas casi en su totalidad al disolverse en agua (ácido clorhídrico). Ácidos débiles: son los que tienen un grado de disociación bajo (ácido acético). Bases fuertes: son aquellas que se disocian casi en su totalidad (sosa). Bases débiles: son aquellas que gran parte de sus moléculas en disolución no se disocian (hidróxido de amonio).

REACCIONES DE OXIDACION Y REDUCCION OXIDACION: Es la pérdida de electrones por parte de una sustancia. En estas reacciones uno o más elementos aumentan de valencia. REDUCCION: Es la ganancia de electrones por parte de una sustancia. Son reacciones en las cuales uno o más elementos disminuyen su valencia.

REACCIONES REDOX Son aquellas en las que se produce una transferencia de electrones entre los reactivos. El número de electrones que gana o pierde un átomo se llama número de oxidación. El número de oxidación de un átomo, siempre es cero. El número de oxidación es igual a la carga en ión monoatómico. Los no metales tienen números de oxidación negativos. La suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto neutro es cero. Los átomos electronegativos, reciben electrones, son los iones negativos o aniones. Los átomos electropositivos, ceden electrones, son los iones positivos o cationes. (Brown, Lemay, Bursten)

REACCIONES REDOX La oxidación se da cuando un átomo o grupo de átomos pierde electrones, lo que aumenta su estado de oxidación: Zn0 + O → Zn²⁺ + 2e⁻ La reducción se da cuando un átomo o grupo de átomos gana electrones, lo que implica la disminución de su estado de oxidación: Fe³⁺ → Fe²⁺ Oxidación y reducción se dan simultáneamente. La sustancia que cede electrones se llama agente reductor. La sustancia que acepta electrones se llama agente oxidante. MnO₂ + HCl → MnCl₂ + H₂O + Cl₂ +4 -1 +2 0 El manganeso se reduce y el cloro se oxida.

REACCIONES DE PRECIPITACION Ocurre cuando se forma en la disolución una sustancia insoluble debido a una reacción química ó a que la disolución ha sido sobresaturada. En la mayoría de los casos el precipitado (sólido insoluble) cae al fondo de la disolución, dependiendo de la densidad del precipitado. El precipitado puede ser separado por varios métodos como: centrifugación, filtración, decantación. Se producen entre electrolitos fuertes, que se disocian totalmente (cloruro de plata). ClNa + NO₃Ag → ClAg + NO₃Na Se dan cuando ciertos pares de iones con carga opuesta se atraen con tanta fuerza que forman un sólido iónico insoluble.

REACCIONES DE COMBUSTIÓN La reacción de compuestos orgánicos con el oxígeno se llaman reacciones de combustión. Las reacciones de combustión son reacciones rápidas que producen un aumento de temperatura y emisión de luz (una llama). En la mayor parte de las reacciones de combustión que observamos, interviene O2 del aire como reactivo, denominado comburente. Ejm: C3H8 (g) + 5 O2(g) --> 3 CO2(g) + 4 H2O(g) Las reacciones de compuestos inorgánicos con el oxigeno se llaman reacciones de oxidación.

DEFINICION ECUACION QUIMICA: Es una forma abreviada de expresar un cambio químico mediante símbolos y fórmulas. Para representar las reacciones químicas escribimos ecuaciones químicas.

ECUACIONES QUIMICAS Para la escritura de las ecuaciones químicas se aplican dos reglas básicas: 1.- Se debe saber cómo reaccionan las sustancias y qué nuevas sustancias se forman. 2.- Toda ecuación química debe estar balanceada. Es decir, la cantidad de átomos de cada elemento presente en el lado izquierdo de la ecuación debe ser igual a la cantidad de átomos de ese elemento en el lado derecho de la ecuación.

REGLAS PARA EL BALANCEO DE LAS ECUACIONES: método del tanteo 1.- Escribir las fórmulas correctas de reactivos y productos. Coloque números llamados coeficientes, frente a la fórmula para obtener una ecuación balanceada. 2.- Se selecciona el elemento específico que se va a balancear, por lo general se selecciona un elemento del compuesto que contenga la mayor cantidad de átomos, y debe seleccionar el elemento presente en mayor cantidad en ese compuesto. Este elemento no debe ser H u O, ni elementos poliatómicos.

REGLAS PARA EL BALANCEO DE ECUACIONES: método del tanteo 3.- Realice el balanceo de los iones poliatómicos que deben ser iguales en ambos lados de la ecuación. Puede balancearlos como si se tratara de una sola unidad. En algunos casos, tendrá que ajustar el coeficiente que colocó en el paso dos. 4.- Balancee los átomos de H y luego los átomos de O. Si aparecen en el ión poliatómico y ya realizó el balance en el paso 3, no necesita volver a considerarlos.

REGLAS PARA EL BALANCEO DE ECUACIONES: método del tanteo 5.- Verifique todos los coeficientes para comprobar que son números enteros y que están en la proporción más pequeña posible. Si los coeficientes son fracciones, debe multiplicar todos los coeficientes por un número que convierta las fracciones en números enteros. 6.- Marque cada átomo o ión poliatómico, colocando algún signo para asegurarse que éste se encuentra balanceado.

BALANCE DE ECUACIONES QUIMICAS: METODO ALGEBRAICO Se plantea ecuaciones para hallar coeficientes estequiométricos. aMnO₂ + bHCl → cMnCl₂ + dCl₂ + eH₂O Se plantean ecuaciones: Mn a = c 1 = a por tanto c = 1 O 2a = e 2(1) = e por tanto e = 2 H b = 2e b = 2 (2) por tanto b = 4 Cl b = 2c + 2d 4 = 2(1) + 2d por tanto d = 1 Se asigna el valor de 1 a uno de los coeficientes (al que mas se repite).

METODO ALGEBRAICO La ecuación balanceada quedaría así: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

BALANCE DE ECUACIONES: MÉTODO REDOX Si una sustancia se oxida y pierde electrones debe haber otra que se reduzca o gane electrones, es decir son reacciones simultáneas. La sustancia que se oxida es un reductor (cede electrones). La sustancia que se reduce es un oxidante (gana electrones). En general los no metales son oxidantes (ganan electrones) y los metales son reductores (ceden electrones).

NUMERO DE VALENCIA El número de valencia de un elemento en un compuesto es la carga que se asigna a dicho elemento, considerando que todos los enlaces del compuesto son iónicos (en base de ceder o ganar electrones). Al número de valencia se llama también número de oxidación.

NUMERO DE VALENCIA El número de valencia de un ión es igual a su carga eléctrica. La suma algebraica de los números de valencia de todos los átomos de una molécula es igual a cero, ya que la molécula al igual que el átomo es eléctricamente neutro.

VALENCIA Y NUMERO DE OXIDACION Del oxígeno es siempre -2 (a excepción de los peróxidos en los que tiene valencia -1) Del hidrógeno es ±1 De los metales alcalinos es +1 De los alcalino térreos es +2 De los boroides es +3 De los halógenos es -1 +1 -3 -5 -7 De los anfígenos es -2 -4 +4 +6 De los nitrogenoides es +3 -3 -1 -5 De los carbonoides es -2 -4 +4

IGUALACION DE REACCIONES POR EL METODO DE OXIDO-REDUCCION El número de electrones perdidos por el reductor es igual al número de electrones ganados por el oxidante, según las siguientes reglas: Se escribe la reacción con todos los compuestos reaccionantes y los productos de la reacción. Se busca los elementos que hayan cambiado su número de valencia al pasar del primero al segundo miembro. Se escriben las reacciones electrónicas parciales, del oxidante y del reductor, y se igualan en ellas el número de electrones mediante los coeficientes requeridos. Se colocan los coeficientes encontrados en las reacciones electrónicas, en la ecuación dada. Por observación se igualan los coeficientes en las demás fórmulas químicas de la reacción. Se comprueba si la reacción se encuentra igualada.