11

QuímicaQuímica20132013

Reacciones químicas

Profesor: Antonio Huamán

22

CONCEPTO

Son cambios o transformaciones en la cual una o más sustancias iniciales llamadas reactantes, mediante choque efectivos entre si, originan la ruptura de enlaces, produciéndose entonces la formación de nuevos enlaces químicos, los que darán lugar a la formación de nuevas sustancias denominados productos con propiedad distintas a los reactantes.

REACCIONES QUÍMICAS

33

ECUACIÓN QUÍMICA

Una ecuación química es la representación escrita y abreviada de una reacción química.

A la izquierda se escriben las fórmulas de los reactivos (sustancias reaccionantes)

A la derecha se escriben las fórmulas de los productos (sustancias resultantes)

Separadas por una flecha.

También pueden contener información sobre el estado físico de las sustancias y sobre las condiciones de la reacción.

Ejemplo:

3(s) (ac) 2(ac) 2(g) 2 (I)sentido de la

Reac tantes Pr oductosReacción

1CaCO 2HCI 1CaCI 1CO 1H O

44

Donde:sólido (s) líquido (l) gaseoso (g)vapor (v) acuoso (ac) 1, 2,1, 1 y 1 coeficientes estequiométricos

EVIDENCIAS DE OCURRENCIA DE UNA REACCIÓN QUÍMICA

Liberación de gas (burbujas) Cambio en color, olor y sabor Formación de precipitados (son los insolubles) Variación en la temperatura del sistema (cambio térmico)

55

CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

I. POR LA NATURALEZA DE LOS REACTANTES

1. Reacción de Adición (Síntesis). Cuando reaccionan dos o más reactantes para formar un solo producto Ejemplo:

Las reacciones entre dos no metales dan compuestos covalentes:

N2 + 3 H2 2 NH3

Las reacciones entre un no metal y un metal dan sales: S + Fe FeS

Las reacciones entre un óxido y agua producen hidróxidos: CaO + H2O Ca(OH)2

Las reacciones entre un anhídrido y agua producen ácidos: SO2 + H2O H2SO3

Las reacciones entre un óxido y un anhídrido dan sales: CaO + SO2 CaSO3

66

En general: A B ........ un producto

2. Reacción de Descomposición. Denominada también de análisis se caracteriza porque a partir de un reactante, se obtiene 2 o más productos. Por lo general se necesita energía. Ejemplo:

2CuO 2Cu O :Pirólisiss (s) 2(g)

Luz2H O 2H O O :Fotólisis2 2 2 2(g)

C.E.2NaCI 2Na CI :Electrólisis2(g)

En general: un reac tante D E ......

3. Reacción de Desplazamiento Simple. Es la reacción de una sustancia simple (elemento químico) con un compuesto, donde el elemento desplaza a otro que se encentra formando parte del compuesto. Esto se fundamenta en la mayor actividad química. Ejemplo:

77

4. Reacción de Doble Desplazamiento (METATESIS). Es la reacción entre dos compuestos donde existe un intercambio de elementos generando dos compuestos. En este tipo de reacción los reactantes están generalmente en medio acuoso. Ejemplo:

Algunos metales reaccionan con ciertos ácidos reemplazando el hidrógeno y formando la sal correspondiente:

Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

Un metal puede ser desplazado de sus sales por otro metal más activo:

Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu

OHCaSOSOHOHCa 24422 2)(

33 HNOAgClHClAgNO Precipitado

Neutralización

En General:CADCDA

88

En General: CBADCDAB

II. POR LA VARIACIÓN DE LA ENERGÍA (ENTALPÍA)

Entalpía (H). Indica el contenido calórico característico de cada sustancia química. Se mide a 25ºC y 1 atm. llamada condición Standard.El cuadro siguiente muestra algunos valores de entalpía.

Sustancia NO NO2 H2O NaCl H2

H(kcal/mol) 20 8 -68 -98 0

Cambio de Entalpía (ΔH). Se llama calor de reacción y determina la energía liberada o absorvida a condición Standard

Sea la reacción: A + B C + D

HR HP

99

ΔH = HP - HR

HP: Entalpía de los productos

HR: Entalpía de los reactantes

1. Reacción Exotérmica (ΔH < 0). Reacción en donde hay una pérdida (libera) neta de energía en forma de calor, por lo tanto la entalpía de los productos es menor respecto a los reactantes.

Ejemplo:mol

calk4923SOO

2

1SO 322 ,

molcalk

HSOOSO 49,23...........21

322

ó

1010

2. Reacción Endotérmica (ΔH > 0). Reacción en donde existe una ganancia (absorve) neta de energía (calor) por lo tanto la entalpía de los productos es mayor respecto a los reactantes. Ejemplo:

3232 OFeAl2mol

calk203Fe2OAl ó

molcalk

HOFeAlFeOAl 203........22 3232

1111

III. POR LA VARIACIÓN DEL ESTADO DE OXIDACIÓN

1. Reacción Redox. Son aquellos procesos en la que se verifica una ganancia y pérdida de electrones simultáneamente, por lo tanto al menos un elemento cambia su estado de oxidación E.O. Son procesos donde ocurre la oxidación y reducción.

A) Oxidación. Son semireacciones en donde existe un aumento en el estado de oxidación debido a la pérdida

de electrones. Ejemplo:

Fe - 3e- Fe0 +3

aumenta

#e- = (0) – (+3) = -3

2Cl - 2e- Cl2-1 0

aumenta

#e- = 2(-1) – 2(0) = -2

1212

B) Reducción. Son semireacciones en donde existe una disminución en el estado de oxidación debido a la ganancia de electrones. Ejemplo:

S + 4e- S+6 +2

disminuye

#e- = (+6) – (+2) = +4

2N + 10e- N2

+5 0disminuye

#e- = 2(+5) – 2(0) = +10

Observación:

1313

Tipos de Redox

A) Redox Intermolecular. Cuando el elemento que se oxida y se reduce están en especies químicas diferentes.

Ejemplo:

B. Redox Intramolecular. Cuando en una misma especie química se encuentra el elemento que se oxida y reduce (pero deben ser elementos)

Ejemplo:

C. Redox Dismutación o Desproporción. Cuando un mismo elemento se oxida y se reduce a la vez.

Ejemplo:

1414

2. Reacción No Redox. Aquella reacción donde ningún elemento cambio su E.O.

Ejemplo:

+1 -2 +1 +1 -1 +1 -1 +1 -2

BALANCE DE ECUACIONES QUÍMICAS

Cuando la reacción química se expresa como ecuación, además de escribir correctamente todas las especies participantes, se debe ajustar el número de átomos de reactivos y productos, colocando un coeficiente a la izquierda de los reactivos o de los productos. El balanceo de ecuaciones busca igualar el de átomos en ambos lados de la ecuación, para mantener la Ley de Lavoisier.

NaOH + HCl NaCl + H2O

1515

MÉTODOS PARA BALANCEAR UNA DE ECUACIÓN QUÍMICA

1. MÉTODO DE SIMPLE INSPECCIÓN (TANTEO)

Pasos a seguir:

Se balancean los metalesSe balancean los no metalesSe balancean los átomos de hidrógeno.Se balancean los átomos de oxígeno.

Ejemplo: Balancear las siguientes ecuaciones químicas

N2 + H2 NH3

C3H8 + O2 CO2 + H2O

H3PO4 + Mg Mg3(PO4)2 + H2

KClO3 KCl + O2

1616

2. MÉTODO DEL NÚMERO DE OXIDACIÓN (REDOX)

Pasos a seguir:Asignar el estado de oxidación a cada uno de los átomos de los elementos.Identificar los elementos que han cambiado de estado de oxidación.Escribir por separado los pares redox hacia la oxidación y hacia la reducción, balanceando el número de átomos de los elementos que han cambiado su estado de oxidación y el número de electrones intercambiados.Multiplicar la ecuaciones por los menores números que permitan igualar el número de electrones donados y recibidos.Transferir los coeficientes encontrados a la ecuación original.Terminar el balanceo de los átomos de los elementos restantes (por “tanteo”).

1717

Ejemplo: Ejemplo: (CEPRE-UNMSM) Balancee la siguiente reacción y marque la secuencia correcta:  KClO3 + KI + HCl KCl + H2O + I2

 

I. El I2 es el agente reductor.II. Se transfieren 10 moles de electrones.III. El agente oxidante es KCIO3.

Solución:Solución: