1. Unareaccin qumica,cambio qumicoofenmeno qumico, es
todoproceso termodinmicoen el cual una o
mssustancias(llamadasreactantes), por efecto de unfactor energtico,
se transforman, cambiando suestructura moleculary susenlaces, en
otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden
serelementosocompuestos. Un ejemplo de reaccin qumica es la
formacin dexido de hierroproducida al reaccionar eloxgenodel aire
con elhierrode forma natural, o una cinta demagnesioal colocarla en
una llama se convierte enxido de magnesio, como un ejemplo de
reaccin inducida.A larepresentacin simblicade las reacciones se les
llamaecuaciones qumicas.Los productos obtenidos a partir de ciertos
tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da
la reaccin qumica. No obstante, tras un estudio cuidadoso se
comprueba que, aunque los productos pueden variar segn cambien las
condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en
cualquier reaccin qumica. Estas cantidades constantes, las
magnitudes conservadas, incluyen el nmero de cada tipo
detomopresente, lacarga elctricay lamasatotal2. Reactivos y
productos
En los cambios qumicos se produce la transformacin de unas
sustancias en otras diferentes y por lo tanto pueden tener
propiedades diferentes. En la escena de la derecha se ilustra el
cambio que es produce cuando se transforman los reactivos en
productos. Es conveniente aclarar que no siempre que se produce una
reaccin hay cambio de color, ya que hay casos en los que reactivos
y productos pueden tener colores iguales.Las sustancias que hay
antes de producirse el cambio y que desaparecen se
llamanREACTIVOS.
Las sustancias que hay despus de producirse el cambio y que
aparecen o se generan se llamanPRODUCTOS.3.
TRANSFORMACIONES DE LA MATERIATRANSFORMACIONES FSICASSon
aquellas en donde las sustancias que intervienen no presentan
cambios, siendo el peso inicial de la materia idntica al peso
final. Por ejemplo, la construccin de una mesa de madera a partir
del tronco de un rbol o la rotura de un vidrio en varios fragmentos
tras un golpe o cada. En efecto, tanto la madera como el vidrio
conservan la misma estructura molecular a pesar de haber sido
transformadas.
SOLUCIONESSon transformaciones fsicas en donde una sustancia
(soluto) es disuelta en otra (disolvente). Si a un recipiente con
agua se le agrega una cucharada de sal comn, las molculas de
cloruro de sodio se dispersan mezclndose con las molculas del agua.
El producto obtenido es una solucin salina, donde la sal es el
soluto y el agua el solvente. Por lo tanto:solvente + soluto
=solucinLos solutos pueden ser slidos como la sal, lquidos como el
alcohol o gaseosos como el dixido de carbono (soda, bebidas
gaseosas).
DESTILACINEs una transformacin fsica que consiste en separar,
dentro de una solucin, el soluto del solvente. En el ejemplo
anterior, si se calienta la solucin salina hasta llegar al punto de
ebullicin, se produce vapor de agua. Mediante un dispositivo como
el de la figura, se hace pasar el vapor por una corriente de agua
fra para que se transforme en un lquido que puede ser recuperado en
otro recipiente. Ese lquido es el agua (solvente) que formaba parte
de la solucin salina. En el primer recipiente queda solamente el
soluto (cloruro de sodio o sal comn).Debe notarse que en un cambio
o transformacin fsica, los materiales que interactan entre s
continan siendo los mismos, por lo que no hay produccin de
elementos diferentes. Tan solo varan sus formas, sus proporciones o
los estados de agregacin de la materia. Son ejemplos de
transformaciones fsicas las soluciones y la destilacin, la
elasticidad, la condensacin, la cada libre, la fusin y la
trituracin, entre otros.
TRANSFORMACIONES QUMICASSon aquellas en que las sustancias que
intervienen presentan cambios en su constitucin. Las
transformaciones o cambios qumicos se denominan reacciones qumicas,
donde por una redistribucin de los tomos, una o varias sustancias
(reactivos) se transforman en otra sustancias (producto de la
reaccin).En el ao 1875, Lavoisier enunci la llamada ley de
conservacin de la masa, que dice: En todos los fenmenos qumicos,
permanece constante la masa total de las sustancias que
intervienen. No obstante, la ley no se cumple en aquellos procesos
en donde se libera una gran cantidad de energa, ya que ese alto
valor energtico es debido a una prdida determinada de masa.
COMBUSTINEs una transformacin qumica en la cual un combustible
(gasolina, gas, carbn, alcohol, madera) se combina con el oxgeno.
La combustin es una reaccin de tipo exotrmica donde se forma una
llama que desprende calor al quemar, y luz al arder. La combustin
se produce con la sola presencia de oxgeno o con sustancias que lo
contengan, como el aire atmosfrico. Tras la combustin se originan
sustancias gaseosas, entre ellas dixido de carbono, vapor de agua,
monxido de carbono, nitrgeno y carbono en forma de holln.El carbn
comn se compone por una gran cantidad de molculas de carbono. En
presencia de una elevada temperatura, estas molculas de carbono se
unen con el oxgeno y producen dixido de carbono y energa en forma
de calor.
El alcohol es otro combustible que produce combustin, en la
medida que sus molculas entren en contacto con el oxgeno en
presencia de un aumento suficiente de temperatura. Esta reaccin
produce como resultado dixido de carbono, agua y calor. Si se toma
al etanol como ejemplo de combustible, la reaccin qumica resultante
es:
La formacin de agua se debe a la unin de los tomos de hidrgeno
presentes en el alcohol y otros hidrocarburos con el oxgeno del
aire. La presencia de agua en los caos de escape de los vehculos
cuando la gasolina entra en contacto con el oxgeno atmosfrico para
que funcione el motor, es un claro ejemplo de esta reaccin qumica,
donde tambin se produce dixido de carbono.Cuando se utiliza madera
como combustible, adems de H2O y CO2 se obtiene cenizas como
producto final, ya que la madera es un compuesto orgnico compuesto
por carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno, entre otros.
OXIDACINEs una transformacin qumica donde los tomos de oxgeno se
combinan con los tomos de la sustancia o material que se oxida. Por
ejemplo, en la oxidacin de un clavo de hierro donde se combinan
cuatro tomos de hierro con seis tomos de oxgeno (o tres molculas)
del aire atmosfrico, se obtienen dos molculas de xido de
hierro:
La respiracin celular es otro claro ejemplo de oxidacin, donde
la glucosa se combina con el oxgeno del aire para producir agua,
dixido de carbono y energa (ATP).
Hay que notar que los productos obtenidos son los mismos que en
la combustin. No obstante, en la respiracin celular la energa
producida se utiliza para los diversos procesos vitales del
organismo, por lo que no se disipa en forma de luz y calor como
sucede en la combustin.La fotosntesis es otro ejemplo de
transformacin qumica, donde los vegetales verdes obtienen
compuestos orgnicos a partir del agua y del dixido de carbono
atmosfrico, en presencia de luz solar y clorofila.
En sntesis, la diferencia entre los cambios fsicos y qumicos
radica en lo siguiente:- En las transformaciones fsicas
prcticamente no se alteran las propiedades de la materia, mientras
que en las qumicas las alteraciones son significativas.- Los
cambios fsicos se mantienen mientras acten las causas que los
originen. Las transformaciones qumicas son siempre permanentes.-
Las transformaciones fsicas producen una muy pequea variacin de
energa. Por el contrario, los cambios qumicos generan una
importante variacin de energa.4.
PrecipitadoUn precipitado es un slido que se forma cuando se
combinan dos lquidos y luego reaccionan. Es una sustancia diferente
a ambos reactivos y no se disuelve en la mezcla reactiva. Puede
hundirse en el fondo o permanecer suspendida dentro de la solucin.
Engeneral, el precipitado puede identificarse teniendo en cuenta
las reglas de solubilidad: ciertos grupos de compuestos son
solubles en agua, mientras que otros no lo son.ColorLos cambios en
el color son frecuentes en las combinaciones de sustancias, pero
uno de los factores identificadores de toda reaccin qumica es un
cambio de color inesperado. Por ejemplo, se esperara que un lquido
azul se combine con uno amarillo para producir un lquido verde. Sin
embargo, si los mismos dos lquidos generan un producto rojo, esto
sera evidencia de una reaccin qumica. Esto puede suceder entre dos
lquidos y tambin cuando un slido se disuelve en un lquido.GasesUn
gas puede formarse cuando se combinan dos lquidos o cuando se
combina un lquido con un slido. A veces, este gas tiene olor y
otras veces, no. Engeneral, es visible en forma de burbujas que se
elevan hacia la superficie de la mezcla reactiva, pero el gas
tambin puede ser soluble. Si este es el caso, engenerales muy
difcil observar su formacin en la mezcla.TemperaturaEs muy comn que
las sustancias que participan de una reaccin qumica produzcan un
cambio en la temperatura. sta no proviene de una fuente de calor
externa, sino que es generada por un cambio de energa dentro de la
reaccin. La modificacin qumica puede originar un aumento o una
disminucin de la temperatura de la mezcla reactiva.ReversinUna
reaccin qumica es muy difcil o imposible de revertir. Esta es una
de las maneras ms fciles de indicar la diferencia entre una reaccin
que es puramente fsica y otra en la que suceden cambios qumicos.
Por ejemplo, el agua puede sufrir diversos cambios fsicos. Puede
ser hielo, agua o vapor y pasar de un estado al otro ya sea
congelado, derretido o hervido. stos son todos fcilmente
reversibles. En una reaccin qumica se presenta un cambio en la
composicin qumica de las sustancias que noes tanfcil de
revertir.
5. Lateora de las colisioneses unateorapropuesta porMax
Trautz1yWilliam Lewisen1916y1918, que explica cualitativamente cmo
ocurren lasreacciones qumicasy porqu lasvelocidades de
reaccindifieren para diferentes reacciones.2Para que una reaccin
ocurra las partculas reaccionantes deben colisionar. Solo una
cierta fraccin de las colisiones totales causan un cambio qumico;
estas son llamadas colisiones exitosas. Las colisiones exitosas
tienen energa suficiente (energa de activacin) al momento del
impacto para romper los enlaces existentes y formar nuevos enlaces,
resultando en los productos de la reaccin. El incrementar la
concentracin de los reactivos y aumentar la temperatura lleva a ms
colisiones y por tanto a ms colisiones exitosas, incrementando la
velocidad de la reaccin.Cuando uncatalizadorest involucrado en la
colisin entre las molculas reaccionantes, se requiere una menor
energa para que tome lugar el cambio qumico, y por lo tanto ms
colisiones tienen la energa suficiente para que ocurra la reaccin.
La velocidad de reaccin por lo tanto tambin se incrementa.La teora
de las colisiones est cercanamente relacionada con lacintica
qumica.6. Se denominareaccin exotrmicaa cualquierreaccin qumicaque
desprendaenerga, ya sea como luz ocalor,1o lo que es lo mismo: con
unavariacin negativa de la entalpa; es decir: -H. El
prefijoexosignifica hacia fuera. Por lo tanto se entiende que las
reacciones exotrmicas liberan energa. Considerando queA, B,
CyDrepresenten sustancias genricas, el esquema general de una
reaccin exotrmica se puede escribir de la siguiente manera:
A + B C + D + calorOcurre principalmente en lasreacciones de
oxidacin. Cuando stas son intensas pueden generarfuego. Si dos
tomos dehidrgenoreaccionan entre s e integran una molcula, el
proceso es exotrmico.H + H = H2H= -104 kcal/molSon cambios
exotrmicos las transiciones de gas a lquido (condensacin) y de
lquido a slido (solidificacin).Un ejemplo de reaccin exotrmica es
lacombustin.La reaccin contraria, que consume energa, se
denominaendotrmica.Se denominareaccin endotrmicaa cualquierreaccin
qumicaque absorbe energa.Si hablamos deentalpa(H), unareaccin
endotrmicaes aquella que tiene un incremento de entalpa o H
positivo. Es decir, la energa que poseen los productos es mayor a
la de los reactivos.Las reacciones endotrmicas y especialmente las
relacionadas con elamonacoimpulsaron una prspera industria de
generacin de hielo a principios delsiglo XIX. Actualmente elfro
industrialse genera con electricidad enmquinas frigorficas.7.
Entalpa agregar calor; formado por ], en y , calentar) es una
magnitudtermodinmica, simbolizada con la letraH mayscula, cuya
variacin expresa una medida de la cantidad deenergaabsorbida o
cedida por unsistema termodinmico, es decir, la cantidad de energa
que un sistema intercambia con su entorno.En la historia de la
termodinmica se han utilizado distintos trminos para denotar lo que
hoy conocemos comoentalpa. Originalmente se pens que esta palabra
fue creada pormile ClapeyronyRudolf Clausiusa travs de la
publicacin de la relacin de Clausius-Clapeyron enThe Mollier Steam
Tables and Diagramsde 1827, pero el primero que defini y utiliz el
trminoentalpafue el holandsHeike Kamerlingh Onnes, a principios del
siglo XX.Lacatlisises el proceso por el cual se aumenta
lavelocidadde unareaccin qumica, debido a la participacin de una
sustancia llamadacatalizadory las que desactivan la catlisis son
denominadosinhibidores. Un concepto importante es que el
catalizador no se modifica durante la reaccin qumica, lo que lo
diferencia de unreactivo.En la sntesis de muchos de losproductos
qumicosindustriales ms importantes hay una catlisis. El
envenenamiento de los catalizadores, que generalmente es un proceso
no deseado, tambin es utilizado en la industria qumica. Por
ejemplo, en la reduccin deletinoaeteno, el catalizadorpaladio(Pd)
es "envenenado" parcialmente conacetato de plomo (II), Pb(CH3COO)2.
Sin la desactivacin del catalizador, el eteno producido se reducira
posteriormente aetano.
8. Las reacciones qumicas se representan con ecuaciones que
contienen las frmulas de los reactivos en elprimer miembro, y las
frmulas de los productos en elsegundo, separados por una flecha que
indica el sentido en el que se produce la reaccin.
Esta es la reaccin de oxidaxin del pentano:
C5H12+ O2 CO2+ H20
En el primer miembro de esta ecuacin tenemos 5 tomos de carbono,
mientras que en el segundo miembro tenemos tan solo 1. Asimismo,
tenemos 12 tomos de hidrgeno a la izquierda, y solo 2 a la derecha.
Decimos que esta ecuacin qumica no estajustada.9. Reaccin de
Sntesis o AdicinEs cuando una o ms sustancias reactivas producen
apenas una nica.
Si todos los reactivos fuesen sustancias simples la sntesis es
total y si tiene por lo menos una sustancia compuesta la sntesis
ser parcial.
Reaccin de Anlisis o DescomposicinEs cuando una nica sustancia
reactiva origina dos o ms sustancias como producto
Si en la reaccin de anlisis fuesen producidas apenas sustancias
simples ella ser total y si por lo menos uno de los productos fuese
una sustancia compuesta ella ser parcial.Las reacciones de anlisis
pueden recibir nombres particulares, de acuerdo con el agente
causante de la reaccin.Pirlisis = descomposin por el calorFotolsis
= descomposicin por la luzElectrlisis = descomposicin por la
electricidadHidrlisis = descomposicin por el agua
Reaccin de desplazamiento o simple sustitucinSon las reacciones
en que un elemento qumico sustituye otro elemento de un compuesto,
liberndolo como sustancia simple.Algunos ejemplos de estas
reacciones son:
Reaccin de doble desplazamiento o doble sustitucinEs cuando dos
sustancias compuestas intercambian entre si partes de sus
estructuras.Un ejemplo puede ser:
Las reacciones que presentan elementos qumicos sufriendo
oxidacin o reduccin son denominadas como reacciones de
reduccin-oxidacin u oxi-reduccin.
El fsforo sufre oxidacin y el nitrgeno sufre reduccin
10. Las reacciones qumicas en cuanto al calor involucrado,
pueden ser clasificadas en:
ENDOTRMICASSon aquellas reacciones que ocurren absorbiendo calor
externo
Una ecuacin generalizada y no equilibrada de la fotosntesis en
presencia de luz sera: CO2 + 2H2A (CH2) + H2O + H2AEl elemento H2A
de la frmula representa un compuesto oxidable, es decir, un
compuesto del cual se pueden extraer electrones; CO2 es el dixido
de carbono; CH2 una generalizacin de los hidratos de carbono que
incorpora el organismo vivo. En la gran mayora de los organismos
fotosintticos, es decir, en las algas y las plantas verdes, H2A es
agua (H2O); pero en algunas bacterias fotosintticas, H2A es
anhdrido sulfrico (H2S). La fotosntesis con agua es la ms
importante y conocida y, por tanto, ser la que tratemos con
detalle.La fotosntesis se realiza en dos etapas: una serie de
reacciones que dependen de la luz y son independientes de la
temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son
independientes de la luz. La velocidad de la primera etapa, llamada
reaccin lumnica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de
ciertos lmites), pero no con la temperatura. En la segunda etapa,
llamada reaccin en la oscuridad, la velocidad aumenta con la
temperatura (dentro de ciertos lmites), pero no con la intensidad
luminosa.
EXOTRMICASSon aquellas reacciones que ocurren liberando calor
para el medio ambiente.
FermentacinPodemos tambin clasificar las reacciones en
reversibles e irreversibles.El adenosn-trifosfato o ATP es un
nucletido de enorme importancia en el metabolismo. Contiene una
gran cantidad de energa en sus enlaces ster-fosfricos, de forma que
al romperse estos enlaces se pueda liberar la energa contenida,
pudiendo ser transferida a otra molcula que intervenga en una
reaccin qumica endergnica.
Las reacciones qumicas que constituyen el catabolismo son
exergnicas. Las reacciones qumicas que constituyen el anabolismo
son endergnicas; luego este proceso requiere un suministro de
energa que proviene de las reacciones catablicas, de la fotosntesis
o de la quimiosntesis.
1.) Combustin de Gasolina
La reaccin balanceada de la vcombustin de un hidrocarburo es la
siguiente:
CxHy + (x+y/4) O2 > x CO2 + y/2 H2O + energa (luz y
calor)
Entonces, en el caso del octano, la combustin sera
C8H18 +(8 +18/4) O2 -> 8 CO2 +18/2 H2O
C8H18 +(8 +9/2) O2 -> 8 CO2 +9 H2O
C8H18 +(8 +9/2) O2 -> 8 CO2 +9 H2O
C8H18 +(16 +9)/2 O2 -> 8 CO2 +9 H2O
C8H18 +25/2 O2 -> 8 CO2 +9 H2O
Multiplicamos por 2
2 C8H18 +25 O2 -> 16 CO2 +18 H2O + energa
Es una reaccin exotrmica, que libera energa en forma de calor y
luz, que se puede ver en la llama
REACCIONES O PROCESOS REVERSIBLESSon reacciones o procesos en
que reactivos y productos son consumidos y producidos al mismo
tiempo. Los reactivos y productos de estas reacciones son separados
por una flecha doble.
La reaccin que ocurre de la izquierda para la derecha se
llamaREACCIN DIRECTA; mientras que la que ocurre de la derecha para
la izquierda se llamaREACCION INVERSA.Reacciones o procesos
irreversiblesSon reacciones o procesos que ocurren en un nico
sentido.
Condiciones para la existencia de algunas reaccionesREACCIONES
DE DESPLAZAMIENTOLas reacciones de desplazamiento ocurren cuando el
elemento que sustituye otro, de la sustancia compuesta, es ms
reactivo.
El zinc es ms reactivo que el hidrgeno. El orden de reactividad
de los principales metales es observada en la tabla que sigue:
El cloro es ms reactivo que el bromo. El orden de reactividad de
los principales no metales es presentado en la tabla que sigue:
Reacciones de doble desplazamientoAlgunas condiciones para que
ocurra una reaccin de doble desplazamiento son: Formacin de un
precipitado
Formacin de una sustancia voltil Formacin de una sustancia ms
dbil (menos ionizada o disociada)
