Reacción Química 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 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

J. B. Richter (químico alemán) Estequiometria 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 stoicheon metron J. B. Richter (químico alemán) Medidas de los compuestos o partes

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

Leyes Estequiométricas 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)

Leyes Estequiométricas 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)

Ley de las Proporciones Definidas Leyes Estequiométricas Ley de las Proporciones Definidas 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

Ley de las Proporciones Definidas Relaciones derivadas: Leyes Estequiométricas Ley de las Proporciones Definidas Relaciones derivadas: Factor gravimétrico Relación de combinación Relación de transformación Conceptos derivados Extensión de la reacción Sustancia Limitante

Extensión de la reacción (mole) 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 =  Extensión de la reacción (mole)  = n (X) / X Para cualquier sustancia involucrada en la reacción tiene el mismo valor.

Extensión de la reacción 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 reacción La 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)

Extensión de la reacción  = n (X) / X Teniendo en cuenta: 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.

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 n (x) =  (x)  - 2 n (x) = X  + no(x) 1,05- 1,00- 0+2 2. Calcular máx y la sustancia limitante

Leyes Estequiométricas 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

Leyes Estequiométricas Ley de las Proporciones Recíprocas, Richter 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) Ca (s) + ½ O2 (g) = CaO (s) 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/mol n(x/z*) 2 mol 2 mol 2 mol M(x/z*) 20g/mol 1 g/mol 21 g/mol M(Ca/2) M(H2/2) M(CaH2/2)

Leyes Estequiométricas Ley de las Proporciones Recíprocas, Richter 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 B n(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)