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Reacciones químicas

Una reacción o transformación química es un proceso por el cual los
enlaces de las sustancias iniciales, llamadas reactivos, sufren una
transformación y sus átomos se reorganizan de distinta manera para
formar otras sustancias llamadas productos, y normalmente se
produce un intercambio de energía.

Una transformación química es homogénea si tanto los reactivos
como los productos se encuentran en el mismo estado (sólido,
líquido o gas). En caso contrario se dice que es heterogénea.

Una transformación química se representa esquemáticamente
mediante una ecuación química.
o Una ecuación química consta de dos miembros. En el primero
se escriben las fórmulas de las moléculas de los reactivos y en
el segundo las de los productos.
o Por ejemplo, vamos a escribir la ecuación química de la
combustión del metano (CH4):
CH 4  O2  CO2  H 2O
Nota: siempre que os digan que una sustancia se quema
o que se realiza la combustión de una sustancia, la
ecuación química es
sus tan cia  O2  productos
o Para escribir correctamente la ecuación química se requiere:

Conocer las fórmulas de los reactivos y los productos.

Satisfacer la ley de conservación de los átomos: la suma
de todos los átomos de los reactivos es igual a la suma
de los átomos de todos los productos. Para conseguirlo
se utilizan los llamados coeficientes estequiométricos,
que son números que se colocan delante de cada uno
de los compuestos que intervienen en la reacción. Este
proceso se denomina ajustar la reacción. Para ajustar
una reacción no hay un método concreto, pero
se
utiliza el método por simple inspección con frecuencia.

En la molécula de agua (H2O) hay dos átomos de H y un
átomo de O.
Si tengo 3H2O, el coeficiente estequiométricos es 3, y
significa que hay tres moléculas de agua, por tanto hay
6 átomos de H y 2 de O. Si tengo H2O, el coeficiente
estequiométrico es 1, que no se pone.
EJEMPLOS DE REACCIONES QUÍMICAS DE SÍNTESIS
COMUNES
REACTIVOS
PRODUCTOS
TIPO DE
SUSTANCIA
QUE SE FORMA
H2
+
Cl2

Hidrógeno + cloro
Recordar que sólo se
pueden formar 7 tipos
de hidrácidos.
2HCl
Ácido Clorhídrico
Hidrácido
N2 + 3H2

Nitrógeno + Hidrógeno
2NH3
Amoníaco
Hidruro
o
Trihidruro
de
No
Metálico
Nitrógeno
Ca + H2
CaH2

Hidruro
Metálico
Calcio + Hidrógeno
Hidruro de Calcio
Fe + O2 
FeO
Hierro + oxígeno
Óxido de Hierro o Trióxido de
ó
Fe2O3
Óxido básico
dihierro
Depende
del
estado
de oxidación del metal
Cl2 + O2 
Cl2O
Cl2O3
Óxido ácido
Cloro + oxígeno
Óxido de cloro o Trióxido de
O Anhídridos
Depende
del
estado
de oxidación del no
metal
ó
dicloro
Cl2O5
pentaóxido
ó
Cl2O7
de
cloro
o
Heptáoxido de dicloro
2Al + 3F2

Aluminio + Flúor
Siempre tenemos a un
metal + un no metal
2AlF3
Trifloururo de Aluminio
Sal
Binaria
Sal haloidea
o
2P + 3Cl2
2PCl3

Fósforo + Cloro
Tricloruro de Fósforo
Sal
Binaria
ácida
o
Sal
haloidea
Siempre tenemos a un
metal + un no metal o
no metales
Na + H2O 
NaOH + H2 
Sodio + agua
Hidróxido de Sodio + Hidrógeno
Depende
del
metal
que reaccione con el
Desprendimiento
Base
del
o
hidróxido
gas
hidrógeno
agua
Na2O + H2O 
óxido
de
disodio
NaOH
+
Hidróxido de Sodio
Base
hidróxido
agua
La base que se forme
depende
del
No hay desprendimiento de gas
estado
de oxidación del metal
SO3 + H2O 
H2SO4
Trióxido de azufre +
Ácido Sulfúrico
Oxoácidos
o
agua
El Oxoácidos que se
El ión hidrógeno + un
forme
depende
ión poliatómico
estado
de oxidación
del
del no metal
SO3 + BaO 
BaSO4
Trióxido de azufre +
Sulfato de Bario
Oxosales
Oxido de Bario
En
este
siempre
caso
tenemos
casi
un
Un catión metálico +
un ión poliatómico
óxido ácido + oxido
básico.
La oxosal que se forme
depende
del
estado
de oxidación del no
metal
EN EL CASO DE QUE LAS REACCIONES SEAN DE
DESCOMPOSICIÓN OCURRE LO CONTRARIO ES DECIR EL
PRODUCTO FORMADO SE SEPARA EN LAS SUSTANCIAS
INICIALES QUE LA FORMARON.
DEFINICIONES DE ÁTOMO Y MOLÉCULA
Átomo
Es la partícula más pequeña de un elemento químico que mantiene todas las
propiedades de aquel, cuando es sometido a cualquier cambio químico.
Cuando se simboliza a un elemento químico, por ejemplo, Na ( sodio ), también
se está simbolizando a un átomo del elemento, en este caso, un átomo de sodio.
Molécula
Es la menor partícula de un elemento o compuesto que tiene existencia estable y
posee todas las propiedades químicas de dicho elemento o compuesto.
Un átomo de nitrógeno no puede existir libre en condiciones normales, por lo
tanto se unen dos de ellos para formar una molécula diatómica N2.
Otros elementos forman también moléculas diatómicas; algunos de ellos son: fluor
( F2 ), hidrógeno ( H2 ), cloro ( Cl2 ), oxígeno ( O2 ), bromo ( Br2 ), iodo ( I2 ).
Existen otros elementos que forman moléculas con más átomos, es así como el
fósforo forma una molécula tetraatómica ( P4 ) y el azufre, una molécula
octoatómica ( S8 ).
Hay elementos que no forman moléculas poliatómicas, sino existen libremente en
forma atómica; se puede considerar que forman una molécula monoatómica.
Ejemplos son los metales: cobre ( Cu ), hierro ( Fe ), oro ( Au ), plata ( Ag ), etc.
Se debe tener en cuenta que las moléculas de elementos están formadas por
átomos de dicho elemento. A diferencia de las moléculas de los compuestos que
están formadas, como mínimo, por dos átomos de elementos diferentes. Es así
como la molécula del monóxido de carbono
( CO ) está formada por un átomo de carbono y un átomo de oxígeno, la del
agua ( H2O ) está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno; la del
ácido nítrico ( HNO3 ) formada por un átomo de hidrógeno, uno de nitrógeno y
tres átomos de oxígeno, se puede decir que es una molécula poliatómico.
Cambios químicos en la materia
En la naturaleza y en la vida diaria, nos encontramos constantemente con
fenómenos físicos y con fenómenos
químicos.
Fenómeno físico es aquel que ocurre sin
que haya transformación de la materia
involucrada. En otras palabras, cuando
se conserva la sustancia original.
Ejemplos: cualquiera de los cambios de
estado de la materia y también
acciones como patear una pelota,
romper una hoja de papel.
En todos los casos, encontraremos que
hasta podría cambiar la forma, como El mejor ejemplo de cambio químico:
cuando rompemos el papel, pero la combustión.
sustancia
se
conserva,
seguimos
teniendo papel.
Fenómeno químico es aquél que, al ocurrir, tiene como resultado una
transformación de materia. En otras palabras, cuando no se conserva la sustancia
original. Ejemplos: cuando quemamos un papel, cuando respiramos, y en
cualquier reacción química. En todos los casos, encontraremos que las sustancias
originales han cambiado, puesto que en estos fenómenos es imposible
conservarlas.
Para entender claramente la diferencia entre fenómeno físico y fenómeno
químico veremos lo que ocurre en un proceso natural como la fotosíntesis.
Durante el proceso de fotosíntesis
Fenómeno
a- la hoja toma CO2 del aire (también llega el H2O tomada
del suelo por la raíz)
Físico
b- el agua se transforma en Hidrógeno y Oxígeno,
Químico
c- el Oxígeno se desprende de la planta y vuelve a la
atmósfera
Físico
d- el Hidrógeno reacciona con el Dióxido de Carbono para
formar Almidón.
Químico
Ahora veamos qué ocurre en el motor de un auto cuando está en movimiento.
En un auto
Fenómeno
a- se inyecta gasolina en un carburador,
Físico
b- se mezcla con aire,
Físico
c- la mezcla se convierte en vapor,
Físico
d- se quema ( y los productos de la combustión )
Químico
e- se expanden en el cilindro
Físico
Reacciones químicas
Por experiencia, sabemos que un trozo
de hierro se oxidará si lo dejamos a la
intemperie, y lo sabemos aunque no
poseamos conocimientos de química.
Lo que ocurre es una reacción química
en la cual el hierro se combina con el
oxígeno presente en el aire para formar
una sustancia distinta a las originales, un
óxido de hierro.
El origen de una nueva sustancia, como
Un clavo se oxida con el aire: reacción el óxido de hierro en nuestro ejemplo,
química.
significa
que
ha
ocurrido
un
reordenamiento de los electrones dentro de los átomos, y se han creado nuevos
enlaces químicos. Estos enlaces químicos determinarán las propiedades de la
nueva sustancia.
La mayoría de los cambios químicos son irreversibles. Al quemar un trozo de
madera ya no podremos volver a obtenerlo a partir de las sustancias en que se ha
convertido: cenizas y gases.
Sin embargo, hay otros cambios químicos en que la adición de otra sustancia
provoca la obtención de la sustancia original y en ese caso se trata de un cambio
químico reversible. Así, pues, para producir un cambio químico reversible hay que
provocar otro cambio químico.
Todo cambio químico involucra una reacción entre diferentes sustancias
produciendo la formación de sustancias nuevas.
Entonces, una reacción química es un proceso en que una o más sustancias se
transforman en otra u otras sustancias de diferente naturaleza.
Las reacciones químicas se manifiestan en alguna de estas formas:
• emisión de gases
• efervescencia
• cambios de color
• emisión de luz
• elevación de la temperatura
• formación de nuevas sustancias.
La respiración de los animales y la digestión
de los alimentos constituyen ejemplos
importantes de reacciones químicas; por eso
se dice que el cuerpo humano es como un
laboratorio químico.
El estudio metódico de las reacciones
químicas ha permitido a los científicos
transformar los productos naturales y obtener
toda clase de sustancias, tales como: fibras
sintéticas,
plásticos,
insecticidas
y
detergentes, todo ello tan útil en nuestra vida
diaria.
Manifestaciones de una reacción
química.
DEFINICIÓN GENERAL DE ECUACIÓN QUÍMICA
La ecuación química balanceada es una ecuación algebraica con todos los
reaccionantes en el primer miembro y todos los productos en el segundo miembro
por esta razón el signo igual algunas veces se remplaza por un flecha que muestra
el sentido hacia la derecha de la ecuación, si tiene lugar también la reacción
inversa, se utiliza la doble flecha de las ecuaciones en equilibrio.
Una reacción química es el proceso por el cual unas sustancias se transforman
en otras.
Las sustancias iniciales se llaman reactivos o reactantes y las que resultan se
llaman productos.
También podemos decir que las ecuaciones químicas son el modo de representar
a las reacciones químicas.
Por ejemplo el hidrógeno gas (H2) puede reaccionar con oxígeno gas(O2) para
dar agua (H20). La ecuación química para esta reacción se escribe:
El "+" se lee como "reacciona con"
La flecha significa "produce".
Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha representan las sustancias de
partida denominadas reactivos.
A la derecha de la flecha están las formulas químicas de las sustancias
producidas denominadas productos.
Los números al lado de las formulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omite).
Además la ecuación química los números relativos de moléculas de los
reaccionantes y de los de los productos están indicados por los coeficientes de
las fórmulas que representan estas moléculas.
+
HCl
NaOH →
NaCl
reactivos
+
H2O
productos
Características de la ecuación:
1. Indica el estado físico de los reactivos y productos ((l) liquido, (s) sólido, (g)
gaseoso y (ac) acuoso (en solución)
2. Deben indicarse los catalizadores que son sustancias que aceleran o
disminuyen la velocidad de la reacción y que no son consumidos. Estos van
encima o debajo de la flecha que separa reactantes y productos.
EJEMPLO:
→
6CO2
+
6H2O
luz
solar
C6H12O6
+
6O2
3. Debe indicarse el desprendimiento o absorción de energía
4. La ecuación debe estar balanceada, es decir el número de átomos que entran
debe ser igual a los que salen.
EJEMPLO:
2H(g)
+
O2(g)
5. Si hay una delta sobre la flecha
reacción;
→
2H2O (l) +
136
kcal
indica que se suministra calor a la
EJEMPLO:
KClO3
KCl
+
O2
BALANCEO DE ECUACIONES
Balancear una ecuación es realmente un procedimiento de ensayo y error,
que se fundamenta en la búsqueda de diferentes coeficientes numéricos que
hagan que el número de cada tipo de átomos presentes en la reacción química
sea el mismo tanto en reactantes como en productos
Hay varios métodos para equilibrar ecuaciones:
1. MÉTODO DEL TANTEO O INSPECCIÓN O BALANCE DE ECUACIONES QUÍMICAS
Este método es utilizado para ecuaciones sencillas y consiste en colocar
coeficientes a la izquierda de cada sustancia, hasta tener igual número de
átomos tanto en reactantes como en productos.
EJEMPLO:
N2
+
H2
→
NH3
En esta ecuación hay dos átomos de nitrógeno en los reactantes, por tanto se
debe colocar coeficiente 2 al NH3, para que en los productos quede el mismo
número de átomos de dicho elemento.
N2
+
H2
→
2NH3
Al colocar este coeficiente tenemos en el producto seis átomos de hidrógeno;
para balancearlos hay que colocar un coeficiente 3 al H2 reactante :
N2
+
3H2
→
2NH3
La ecuación ha quedado equilibrada. El número de átomos de cada elemento es
el mismo en reactivos y productos.
Ejemplo 1:
Consideremos la reacción de combustión del metano gaseoso (CH4) en aire.
Paso 1:
Sabemos que en esta reacción se consume (O2) y produce agua (H2O) y dióxido
de carbono (CO2).
Luego:
los reactivos son CH4 y O2, y
los productos son H2O y CO2
Paso 2:
la ecuación química sin ajustar será:
Paso 3:
Ahora contamos los átomos de cada reactivo y de cada producto y los
sumamos:
Entonces,
una molécula de metano reacciona con dos moléculas de oxígeno para producir
dos moléculas agua y una molécula de dióxido de carbono.
Ejemplo 2:
Ecuación balanceada
Ejemplo 3:
Ajustar primero la molécula mayor
Ahora ajustamos el O.
Multiplicamos por dos:
Ejemplo 4:
Descomposición de la urea:
Para balancear únicamente duplicamos NH3 y así:
Ejemplo 5:
Necesitamos mas cloro en la derecha:
Se necesita más C en la izquierda, duplicamos CH3OH.
ya está ajustada.
Tipos de reacciones químicas
Es necesario reconocer, que una reacción química sólo puede corresponder a un
fenómeno químico que se verifique en condiciones adecuadas; es decir, no se
debe proponer una reacción química inventada o que no sea una reacción real.
Sin embargo, no siempre es posible predecir sí, al poner en contacto ciertas
sustancias, se llevará a cabo la reacción o cuáles serán los productos.
Ahora bien, en miles de experimentos realizados en el mundo, debidamente
repetidos y controlados en el laboratorio, las reacciones químicas se pueden
clasificar en los siguientes tipos:
De síntesis o combinación
Es un fenómeno químico, y a partir de dos o más sustancias se puede obtener otra
(u otras) con propiedades diferentes. Para que tenga lugar, debemos agregar las
sustancias a combinar en cantidades perfectamente definidas, y para producirse
efectivamente la combinación se necesitará liberar o absorber calor (intercambio
de energía).
Ecuación General:
A + B  AB
La combinación del hidrógeno y el oxígeno para producir agua y la del
hidrógeno y nitrógeno para producir amoníaco son ejemplos:
2H2 + O2 —› 2 H2 O formación de agua
3 H2 + N2 —› 2 N H3 formación de amoníaco
De Descomposición
Es un fenómeno químico, y a partir de una sustancia compuesta (formada por dos
o más átomos), puedo obtener dos o más sustancias con diferentes propiedades.
Ecuación General:
AB  A + B
Ejemplos: al calentar óxido de mercurio, puedo obtener oxígeno y mercurio; se
puede hacer reaccionar el dicromato de amonio para obtener nitrógeno, óxido
crómico y agua.
Para que se produzca una combinación o una descomposición es fundamental
que en el transcurso de las mismas se libere o absorba energía, ya que sino,
ninguna de ellas se producirá. Al final de cualquiera de las dos tendremos
sustancias distintas a las originales. Y ha de observarse que no todas las sustancias
pueden combinarse entre sí, ni todas pueden ser descompuestas en otras.
La descomposición puede ocurrir por efecto del calor, luz y electricidad.
De Sustitución o de Reemplazo
En este caso un elemento sustituye a otro en un compuesto, pueden ser
desplazamiento de metal con otro metal o metal que desplaza al hidrógeno
según la Serie Electroquímica de los metales, el otro tipo de reacción de simple
desplazamiento es un no metal que desplaza a otro no metal siguiendo también
la serie electroquímica de los no metales.
Ecuación General:
A + BC  AC + B
Ejemplos:
Zn + 2HCl ——› ZnCl2 + H2 Metal que desplaza al hidrógeno
Mg + H2 SO4 ——› Mg SO4 + H2 Metal que desplaza al hidrógeno
Mg + AgNO3 ——› Mg( NO3)2 + Ag Metal que desplaza a otro metal
Cl2 + AlBr3 ——› AlCl3 + Br2 No Metal que desplaza a otro No metal
De Doble Sustitución o de Intercambio o Metátesis
En este tipo de reacciones se intercambian los patrones de cada compuestos, es
en dos decir que los iones positivos y negativos en dos compuestos intercambian
sus compañeros, en
este tipo de reacciones se dan las llamadas de
neutralización que llegan a completarse debido a la formación de un compuesto
ligeramente ionizado como el agua, los productos de este tipo de reacción serán
una sal que puede ser binaria o ternaria , esto dependerá del tipo de ácido que
reaccione con la base y el otro producto será agua.
Ecuación General:
AB + CD  AD + CB
ejemplo:
2 CuOH + H2SO4 ——› Cu2 SO4 + 2H2O Reacción de Neutralización
Base + ácido
sal
+ agua
3BaCl2(ac) + Fe2(SO4)3 (ac) ——› 3BaSO4 + 2FeCl2 (ac)
La mejor suposición que puede hacerse, en caso de que se trate de predecir la
reacción entre dos compuestos desconocidos, consiste en suponer la existencia
de una reacción de doble desplazamiento.
Nombre
Reacción de
síntesis
Reacción de
descomposición
Descripción
Representación
Elementos o compuestos
sencillos que se unen
para formar un
A+B → AB
compuesto más
complejo.
Un compuesto se
AB → A+B
fragmenta en elementos
o compuestos más
Ejemplo
2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s)
2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
sencillos. En este tipo de
reacción un solo
reactivo se convierte en
zonas o productos.
Reacción de
Un elemento reemplaza
desplazamiento o
A + BC → AC + B Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
a otro en un compuesto.
simple sustitución
Los iones en un
Reacción de
compuesto cambian
doble
lugares con los iones de
desplazamiento o otro compuesto para
doble sustitución formar dos sustancias
diferentes.
AB + CD → AD +
BC
NaOH + HCl → NaCl + H2O
Práctica de las Reacciones Químicas:
Escribir las ecuaciones de las siguientes reacciones,
identifíquelas según el tipo de reacción y balancéelas:
a. Trióxido de azufre + agua 
b. Cinc + oxígeno 
c. Oxido de litio + agua 
d. Oxido de aluminio + agua 
e. Óxido de cinc + agua 
f. Oxido férrico + agua 
g. Dióxido de carbono + agua 
h. Oxido ferroso + agua 
i. Sodio + agua 
nombrarlas,
j. Flúor + hidrógeno 
k. Oxido de aluminio + hidróxido de sodio 
l. Hidróxido de aluminio + ácido sulfúrico 
m. Oxido de aluminio + ácido clorhídrico 
n. Hidróxido de magnesio + ácido nítrico 
ñ. Bromo + hidrógeno 
o. Acido yodhídrico + hidróxido de bario 
p. Sulfuro de hidrógeno + hidróxido cúprico 
q. Ácido fosfórico + hidróxido de calcio 