REACCIONES QUIMICAS

REACCIONES QUIMICAS
En nuestro acontecer diario, si miramos a nuestro alrededor y observamos cuidadosamente, sin
duda nos percataremos de las innumerables reacciones químicas que tienen lugar. Por ejemplo; si
se dejan desperdicios de alimentos a la intemperie, al cabo de unas horas se percibe un olor
desagradable, que nos indica que esta ocurriendo una reacción de fermentación.
Las plantas producen su alimento por medio de la fotosíntesis. En la reacción se absorbe energía
radiante a medida que el CO2 y el H2O se combinan para formar glucosa y oxigeno. Durante esta
reacción, ocurren transferencias de e-. En nuestros organismos los alimentos se transforman
químicamente para ser utilizados en nuestro beneficio
Una reacción química es un proceso en el cual una o mas sustancias al interaccionar forman
otras, como consecuencias de la ruptura de algunos enlaces y la formación de otros nuevos. Tal
es el ejemplo del dióxido de azufre, que se forma por la unión química del S con el O.
Esta reacción puede representarse mediante una ecuación química, representando las sustancias
participantes por medio de símbolos y formulas químicas: S+O2
SO2 o bien mediante un
modelo matemático, utilizando literales para representar las sustancias participantes en una
reacción química:
A+B
AB
Una ecuación química consta de 2 partes fundamentales: 1er miembro donde se encuentran las
sustancias iniciales que intervienen en a reacción llamadas reactivos o reactantes y el 2do
miembro donde están las sustancias que se obtienen al final de la reacción denominados
productos, estas se encuentran separados por una flecha que indica el sentido en se lleva a cabo
la reacción; así el 1er miembro se encuentra ubicado a la izquierda de la flecha y el 2do miembro
se encuentra ubicado a la derecha de la flecha
Símbolos auxiliares
Los símbolos auxiliares se utilizan para que una ecuación química represente lo más exactamente
posible una reacción, el sentido y la condiciones en se realiza. Entre los símbolos más visuales
tenemos:
a) Flechas: una nos indica el sentido de la reacción, cuando e emplean 2 flechas con
sentidos opuestos para separar los reactivos de los productos indica que la reacción es
reversible:
3H2+N2
2NH3
b) Signo algebraico (+): se emplea entre las formulas de los reactivos que intervienen,
significando combinación y entre las formulas de los productos, para indicar la separación
del numero de sustancias que se forman en el caso que se obtengan 2 o mas;
NaCl(ac)+ AgNO3(ac)
AgCl + NaNO3(ac)
c)
Arriba o debajo de la flecha: indica que la reacción necesita calor para que se efectué
2HgO(s)
2Hg(s)+O2(g)
d) Letras; s, l, g, ac. Para indicar el estado físico de los reactivos y productos se indica con
letras entre paréntesis, como subíndice, al lado derecho de las formulas de los compuesto
(s) para el estado sólido, (l) liquido, (g) gaseoso y (ac) para los compuestos que se
encuentran en solución acuosa: SO3(g)+H2O(l)
H2SO4(ac)
1
e)
Cuando el producto de una reacción es un gas que se desprende, se utiliza una flecha
señalando hacia arriba ( ) y si es un sólido precipitando, una flecha hacia abajo ( ),
ambas se escriben al lado derecho de la fórmula del compuesto:
H2SO4(ac)+ Ba(OH)2(ac)
BaSO4(ac) + 2H2O(l)
2HCl(ac)+2NS(S)
2NCl2(ac) + H2S(ac)
f)
Coeficientes: Números colocados a la izquierda de los símbolos o formulas para indicar las
cantidades de las sustancias; cuando no aparece el coeficiente numérico, se entiende que
es la unidad y por lo tanto, no se escribe: H2(g)
2HCl(g)
g) Subíndices: Números pequeños colocados en el extremo derecho inferior de un símbolo,
nos indican el numero de átomos de los elementos que forman la reacción:
H2(g)+Cl2(g)
2 HCl(g)
Clasificación De Las Reacciones Químicas
Las reacciones se clasifican de varias formas, dependiendo de la condición o característica del
aspecto que se tenga en cuenta para su estudio o aplicación.
1. De acuerdo con el sentido en que se lleven a cabo se clasifican en:
a) Irreversibles: Ocurren en un solo sentido hasta que finalizan. Es común que en este tipo de
reacciones se formen; compuestos insolubles que precipiten, gases que escapen o algún
compuesto no ionizado, esto ocasiona que los productos formados no puedan, bajo
condiciones normales, reaccionar e integrar nuevamente los reactivos originales, ejemplos:
Cd(S) + 2HCl(ac)
H2 + CdCl2(ac)
AgNO3(ac) + NaCl(ac)
AgCl + NaNO3(ac)
En la primera ecuación, el H2 se libera, y en la segunda, el AgCl es insoluble y se precipita
en la solución; por ello es de esperarse que las reacciones se lleven a cabo solo hacia el
lado de los productos.
b) Reversibles: Ocurren en ambos sentidos, de manera simultánea, y se lleva a cabo debido
a que los productos formados en la reacción, vuelven a reaccionar entre sí originando
nuevamente los reactivos iníciales, lo cual significa que la reacción se lleva a cabo en
ambos sentidos hasta alcanzar un equilibrio. Este equilibrio se alcanza cuando la reacción
se desarrolla a la derecha a la misma velocidad que hacia la izquierda, manteniendo
constante la concentración de los reactivos y productos. Se representan utilizando dos
flechas con sentidos contrarios.
NH3 + H2O
NH4OH
H2(g)+ I2(g)
2HI(G)
2. De acuerdo con la energía implicada en la reacción se clasifican en:
Reacciones exotérmicas y endotérmicas, Las reacciones químicas siempre se ven
acompañadas por cambios de energía; esta puede presentarse en forma de calor. Cuando
las reacciones liberan calor, son llamadas exotérmicas y cuando lo absorben de su
alrededor, endotérmicas. Para las reacciones exotérmicas, el calor liberado se toma como
producto de la reacción, para las endotérmicas, como reactivo, ya que es necesario para
que se lleve a cabo la reacción.
2H2(g) + O2(g)
2H2O(l) +calor
exotérmica
N 2(g) + O 2(g) ∆ 2NO(g)
endotérmica
2
3. De acuerdo con los cambios que se generen (formación o ruptura de sus enlaces) en la
composición y estructura de las sustancias reactantes, se clasifican en:
A) Síntesis: Consiste en la unión de dos o más sustancias sencillas para formar una más
compleja. La representación mediante el modelo matemático de este tipo de reacción es la
siguiente: A + B  AB ejemplos:
4Na(s) + O2(g)
2Na2O(s)
CaO(s) + H2O(l)
Ca(OH)2(ac)
B) Análisis o descomposición: Este tipo de reacción es inversa a la síntesis; una sustancia
compleja, mediante energía, se divide en 2 o más sustancias sencillas. El modelo
matemático de esta reacción es: AB  A + B ejemplos:
2Ag2O(s) ∆ 4Ag(g) + O2(g)
CaCO3(s)
∆ CaO(s) + CO2(g)
C) Simple sustitución o desplazamiento: Es aquella reacción en la que un elemento
desplaza a otro elemento que está formando un compuesto. Este desplazamiento sucede
siempre y cuando el elemento sustituyente tenga mayor electronegatividad que el sustituto.
El modelo matemático de esta reacción es: A + B  AC + B ejemplos:
Mg(S) + 2HCl(ac)
MgCl2(ac) + H2(g)
Fe(S) + CuSO4(ac)
Cu(S) + FeSO4(ac)
D) Doble sustitución o dos descomposiciones: Es aquella reacción donde dos compuestos
intercambian elementos o grupos de elementos generándose dos compuestos diferentes.
El modelo matemático de esta reacción es: AB + CD  AD + CB
En este tipo de reacciones es característica la formación de un sólido precipitando, el
desprendimiento de un gas o bien de calor, ejemplos:
AgNO3(ac) + NaCl(ac)
AgCl + NaNO3(ac)
CaCO3(s) + 2HCl(ac)
CaCl2(ac) + H2O(l) + CO2
BALANCEO DE ECUACIONES POR EL MÉTODO DE TANTEO
EL balanceo por el método de tanteo consiste en hacer diferente ajustes, por prueba y error, a los
coeficientes de las formulas químicas de las sustancias que participan en la relación. Este tipo de
balanceo busca igualar el de átomos en ambos lados de la ecuación, para cumplir la Ley de la
conservación de la materia.
Pasos para balancear por el método de tanteo:
1. Escribir las formulas y símbolos de las sustancias que participan en la reacción
2. Procede a contar y comparar los diferentes tipos de átomos del lado izquierdo y del lado
derecho de la ecuación.
3. Hacer diferentes ajustes de coeficientes, por prueba y error hasta que encuentres los números
que permitan la igualdad.
4. Primero se igualan todos los elementos diferentes al oxigeno y al hidrogeno, procurando
empezar con el elemento que se repita más veces.
4. Después se igualan los hidrógenos, por lo general, al hacer esto se equilibra el agua.
5. Al último se Igualan los oxígenos y así la ecuación quedara balanceada.
3
Ejemplo:
Escribamos la ecuación de la reacción de formación del agua a partir del hidrogeno y el oxigeno.
Contemos los átomos del izquierdo y derecho de la ecuación.
H2 +O2
Reactivos
2 Átomos De Hidrogeno
2 Átomos De Oxigeno
H2O
Productos
2 Átomos De Hidrogeno
1 Átomos De Oxigeno
La ecuación no está balanceada (ajustada). Para balancearla debes respetar la identidad de las
sustancias participantes como reactivas y productos por los que no se permiten cambiar
subíndices.
En el ejemplo que estamos estudiando para agregar un átomo de oxigeno del lado del producto es
necesario agregar una molécula de agua H2O:
El hecho de agregar una molécula de agua se representa en la ecuación química con el numero 2
llamado coeficiente ante puesto a la formula de agua.
H2 + O2
2H2O
Contando nuevamente los átomos
Reactivos
2 Átomos De Hidrogeno
2 Átomos De Oxigeno
Productos
4 Átomos De Hidrogeno
2 Átomos De Oxigeno
El coeficiente 2 multiplica a los átomos de H2O deteniéndose del lado derecho 4 átomos de
hidrogeno y 2 de oxigeno. Observa que el numero de átomos de oxigeno ya es igual en los
reactivos y en los productos, pero el numero de átomos de hidrogeno no. Añadimos una molécula
de hidrogeno H2 a los reactivos.
La ecuación queda de la siguiente manera.
2H2 + O2
2H2O
Contamos y comparamos nuevamente los átomos de reactivos y productos
Reactivos
4 Átomos De Hidrogeno
2 Átomos De Oxigeno
Productos
4 Átomos De Hidrogeno
2 Átomos De Oxigeno
Al comparar el número de átomos de cada tipo del lado izquierdo y derecho de la ecuación,
resultan iguales por lo que ya tiene la ecuación balanceada, es decir correctamente escrita.
BALANCEO DE ECUACIONES POR EL MÉTODO DE OXIDO-REDUCCIÓN (REDOX)
Este método analiza una reacción química tomando en cuenta la transferencia de e- de un átomo
a otro.
En las reacciones, la sustancia que pierde e- se oxida y la que gana e- se reduce. Por lo tanto, en
una reacción, si una sustancia se oxida debe existir otra que se reduzca en la misma reacción,
nunca pueden existir los procesos aislados.
La sustancia que pierde e-, es decir, la que se oxida, se llama agente reductor ya que al perder e provoca que otra sustancia experimente una reducción.
La sustancia que gana e-, es decir, la que se reduce, se llama agente oxidante, porque produce la
oxidación de otra sustancia.
4
Como los procesos de oxido-reducción son de intercambio de electrones, las ecuaciones químicas
estarán igualadas cuando el número de electrones cedidos por el agente oxidante sea igual al
recibido por el agente reductor. El número de electrones intercambiados se calcula fácilmente,
teniendo en cuenta la variación de los números de oxidación de los elementos.
Pasos para balancear ecuaciones pares el método REDOX
HCI + MnO2
MnCI2 + H2O + Cl2
1) Se escriben los números de oxidación de todos los átomos de los elementos que
participan en la reacción;
H+1Cl-1 + Mn+4O2-2
Mn+2Cl2-1 + H2+1O-2 + Cl20
2) Identifique los elementos que cambian su número de oxidación al efectuarse la reacción.
a)
Mn+4
b)
Cl-1
cambia a
cambia a
Mn+2 semireacciones
Cl20
3) Escriba las semireacciones y determine cual elemento se oxida y cual se reduce, indicando
la cantidad de e- que pierdan o ganen.
Para lo cual conviene basarse en la siguiente escala numérica.
Oxidación e-
-7 -6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
Reducción e-
a) Mn+4
b) Cl-1
+2e
-1 é
Mn+2 se reduce (agente oxidante)
CI20 se oxida (agente reductor)
En caso de que el numero de átomos de uno o de los 2 elementos que intervienen sean
desiguales en el 1er y 2 do miembro, se balancea por tanteo.
a) Mn+4
b) 2Cl-1
+2e
-1 é
Mn+2 se reduce (agente oxidante)
CI20 se oxida (agente reductor)
Se multiplica el número de átomos de un elemento por la cantidad de e- que perdió o gano,
esto se hace con cada una de los 2 elementos que participan.
a) Mn+4
b) 2Cl-1
+2e
Mn+2 se reduce (agente oxidante)
CI20 se oxida (agente reductor)
-2 é
4) Se multiplica la cantidad de e- perdidos o ganados de una semireacción por los
coeficientes y los e- perdidos o ganados de la semireacción contraria, esta operación se
realiza con cada una de las 2 semireacciones para igualar la cantidad de e- perdidos o
ganados
a) Mn+4
+2e
Mn+2
b) 2Cl-1
-2 é
CI20
5
a) 2Mn+4
+4e
2Mn+2
b) 4Cl-1
-4é
2CI20
5) Suma las 2 semireacciones, para obtener una sola
a) 2Mn+4
+
b) 4Cl-1
+4e
2Mn+2
-4é
2CI20
2Mn + 4Cl-1
2Mn+2 + 2Cl20
6) Los coeficientes encontrados se colocan en las formulas que corresponden en la ecuación
original.
4HCI + 2MnO2
2MnCl2 + H2O + 2Cl2
7) Por ultimo si es necesario se balancea la ecuación por el método de tanteo.
4HCl + 2MnO2
1er
4
2
4
4
2MnCl2 + H2O + 2Cl2
2do
Cl
8
Mn 2
O
1
H
2
8HCI + 2MnCI2
8HCI + 2MnCI2
2MnCI2 + H2O + 2CI2
2MnCI2 + 4H2O + 2CI2
6