¿Qué es una reacción química?
Una reacción química es un proceso químico en el cual, las sustancias que intervienen (reactivos) sufren cambios en su estructura para dar a la formación de nuevas sustancias (productos).
Debido a la naturaleza de la reacción y su comportamiento es posible clasificar una reacción química.
Tipos de reacciones químicas:
1.- Cambios energéticos.
Considera si en el proceso el sistema libera o absorbe calor.
a) Reacciones exotérmicas
b) Reacciones endotérmicas.
2.- Comportamiento químico.
Considera si hay cambio en los números de oxidación de los productos con respecto a los reactivos, especies con características ácido-base, formación de sólidos durante la reacción, o formación de compuestos metálicos.
a) Oxidorreducción
b) Ácido-base
c) Precipitación
3.- Naturaleza de la reacción.
Esta clasificación considera si en la reacción se forma una sustancia de mayor complejidad que la de los reactivos, o si el reactivo se descompone en dos o más sustancias, si se reemplaza un catión, un anión o un ligante o si hay un doble intercambio de especies.
a) Síntesis
b) Descomposición
c) Desplazamiento simple
d) Doble desplazamiento o metátesis
Como puede observar, una sola reacción puede ser clasificada desde diferentes puntos de vista según las características que presente.
Para sintetizar toda esta información se presenta el siguiente mapa mental:
¿Qué es una ecuación química?
Es la forma de representar una reacción química, brindando una visualización de lo que ocurre en el proceso. Se debe de especificar el estado de agregación tanto de reactivos como productos como dato adicional y antes de realizar cualquier cálculo estequiométrico se debe verificar que la ecuación este perfectamente balanceada cumpliendo la ley de Lavoisier de la conservación de la masa.
En una ecuación química, los reactivos y productos son representados mediante fórmulas. Para representar lo que ocurre se hace uso de los símbolos de suma (para indicar que tiene que reaccionar, o bien, que se produce) y flecha (indica que al reaccionar los reactivos se obtiene productos, o bien, también existen reacciones reversibles por lo que la flecha señala a los productos y a los reactivos).
Esto es:
Como se mencionó anteriormente, en una ecuación química se debe especificar la cantidad de moles a reaccionar y producir. Para determinar que la ecuación se encuentra balanceada o si existe presencia de un reactivo en exceso y como consecuente un reactivo limitante hay que realizar los siguientes pasos:
1.- Representar la reacción química por medio de una ecuación química.
2.- Determinar el número de elementos presentes del lado de los reactivos y productos.
3.- Si el número de elementos es igual del lado de los reactivos y productos, la ecuación se encuentra balanceada (CASO I).
4.- Si el número de elementos es diferente del lado de los reactivos y productos, la ecuación se encuentra desbalanceada, por lo que hay presencia de un reactivo en exceso y un reactivo limitante (CASO DOS).
Ejemplo:
Se sabe que al reaccionar el hidrógeno molecular con oxigeno molecular se obtiene como producto agua.
Al efectuar el análisis, se puede observar que la reacción esta desbalanceada (CASO DOS).
Si lo que se desea es balancear la reacción, esta puede ser balanceada por método de tanteo.
El método de tanteo consiste en proponer un coeficiente estequiométrico, ya sea del lado de los reactivos o productos según resulte conveniente. Cuando el número de elementos coincida por ambos lados se habrá concluido el balance.
Es decir:
Se propone un coeficiente estequiométrico de dos del lado del producto.
Debido a que la ecuación sigue desbalanceada, se propone otro coeficiente del lado de los reactivos, en específico para hidrogeno molecular ya que el análisis dice que el hidrogeno es el único elemento que no cumple la igualdad.
La ecuación ha quedado balanceada (CASO I), puesto que el número de elementos es el mismo tanto del lado de los reactivos como del lado de los productos.
Cabe mencionar que existe otro tipo de métodos para balancear ecuaciones químicas, los cuales son:
1.- Tanteo
Se propone valores de coeficiente estequiométrico para lograr equilibrar el número de elementos tanto de reactivos y como productos.
2.- Oxido-Reducción
Se denomina así a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.
Para que exista una reacción de óxido-reducción, por tanto, debe haber un elemento que ceda electrones, y otro que los acepte:
El elemento que cede electrones se oxida, su número de oxidación disminuye y se denomina agente reductor.
El elemento que acepta electrones aumenta su número de oxidación, se dice que se reduce y se denomina agente oxidante.
3.- Ion-Electrón
Este es un procedimiento particularmente útil para reacciones en disolución, aunque también puede emplearse en reacciones en estado gas-sólido.
Como se puede observar, se introdujo dos términos, reactivo limitante y reactivo en exceso, los cuales son definidos como:
- Reactivo limitante.
Es el reactivo que se consume en su totalidad en una reacción química y limita la cantidad de producto a formarse.
- Reactivo en exceso.
El reactivo en exceso es aquel que no logra reaccionar con el otro reactivo (reactivo limitante) al finalizar la reacción.
Para comprender esta parte empezaremos con otro apartado denominado estequiometria.
¿Qué es la estequiometria?
La estequiometria hace referencia al cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en una reacción química.
Esta puede estar expresada en moles, en unidades de masa o volumen.
De forma de integrar la parte estequiométrica con los conceptos de balanceo de reacciones químicas, reactivo limitante y reactivo en exceso se tiene los siguientes ejemplos.
Ejemplos:
1.- Suponiendo que se tienen 4.5 g H2 de y 20 g de O2. Determinar cuál es el reactivo limitante, cuántos gramos de H2 y O2 reaccionarán y cuántos g de H2O se producirán.
Lo primero que hay que especificar es la ecuación química, posteriormente corroborar que esta se encuentre balanceada:
Como la reacción esta balanceada se continúa estableciendo las razones estequiométricas:
*Las razones estequiométricas son relaciones que existe entre reactivos y productos, reactivo-reactivo y producto-producto.
Haciendo uso de las razones estequiométricas y pesos moleculares, se puede determinar la cantidad O2 para hacer reaccionar 4.5 g de H2:
Como solo se dispone de 20 g de O2, y 36 g son los que se requieren para que la reacción sea completa, el reactivo limitante es el O2 .
Realizando los cálculos conforme al reactivo limitante, se obtiene lo siguiente:
Por lo tanto, solo reaccionarán 2.5 g de H2 de los 4.5 g iniciales y se producirá:
La cantidad de reactivo que no reaccionará será la diferencia de masa del H2 inicial, menos la masa del H2 que reaccionará.
2.- Se desea producir Fe(OH)3. Se sabe que la reacción es la siguiente:
Determina el reactivo en exceso y la cantidad de este sin reaccionar. Si se sabe que inicialmente había 200 mol de Fe2O3 y solo se logró producir 100 moles de Fe(OH)3 .
Se verifica que la ecuación este balanceada:
Como no se encuentra balanceada se propone valores para los coeficientes estequiométricos:
Como la reacción esta balanceada se continúa estableciendo las razones estequiométricas:
Haciendo uso de las razones estequiométricas y pesos moleculares, se puede determinar la cantidad H2O que fue empleada en la reacción para que se llevará a cabo.
Para producir 100 moles de Fe(OH)3 se requiere:
Por lo tanto, el reactivo en exceso es el Fe2O3, ya que solo 50 moles reaccionan y 50 moles se quedan sin reaccionar.
¡¡¡Pongamos en práctica lo aprendido!!!
Resuelve la siguiente actividad:
Subraye la respuesta correcta.
Dicto la ley que habla de la reciprocidad entre la masa de los reactivos y productos:
- Lavoisier
- Proust
- Newton
- Boyle
- Dalton
Elemento que sede electrones y su número de oxidación disminuye:
- Oxidante
- Reductor
- Metal
- Gas noble
- No metal
Elemento que acepta electrones y aumenta su número de oxidación y se dice que se reduce:
- No metal
- Reductor
- Oxidante
- Metal
- Gas noble
La razón estequiométrica es la relación entre reactivos, reactivos-productos y productos.
- Verdadero
- Falso
En el balanceo por tanteo se modifican los coeficientes estequiométricos hasta igualar el número de átomos entre reactivos y productos
- Verdadero
- Falso
En una reacción REDOX no hay transferencia de electrones durante la reacción.
- Verdadero
- Falso
En una reacción de disolución o gas-sólido, debe usarse el balanceo por ion-electrón.
- Verdadero
- Falso
Relaciona las columnas con la respuesta correcta:
Reactoresquímicos 