Ecuaciones y reacciones químicas

I.- Ecuaciones
Químicas:

Definición: Son expresiones
matemáticas abreviadas que se utilizan para describir lo
que sucede en una reacción química en sus estados
inicial y final. En ella figuran dos miembros; en el primero, los
símbolos o fórmulas de los reactantes,
reaccionantes o reactivos y en el segundo los símbolos o
fórmulas de los productos. Para separar ambos miembros se
utiliza una flecha que generalmente se dirige hacia la derecha,
indicando el sentido de la reacción:

A + BC AB + C

Ej. : La ecuación
química que describe la reacción entre el magnesio
y el oxígeno es:

2 Mg + O2 2 MgO Reactantes
Producto

Significado de las ecuaciones
químicas:

a) Cualitativo: Indica la clase o
calidad de las sustancias reaccionantes y productos. En la
ecuación anterior, el magnesio reacciona con el
oxígeno para obtener óxido de magnesio

b) Cuantitativo: Representa la
cantidad de átomos, moléculas, el peso o el volumen
de los reactivos y de los productos.

En la ecuación química anterior, se
entiende que dos moléculas (o moles) de magnesio,
reaccionan con una molécula ( o mole) de oxígeno
para obtenerse dos moléculas ( o moles) de óxido de
magnesio. También se puede calcular la cantidad en gramos
del producto, tomando como base los pesos atómicos de los
reaccionantes (Con ayuda de la Tabla Periódica)
.

Características de las Ecuaciones
Químicas:

Los reactantes y productos se representan utilizando
símbolos para los elementos y fórmulas para los
compuestos.

Se debe indicar el estado físico de los
reactantes y productos entre paréntesis: (g), (l), (s),
(ac.) si se presentan en estado gaseoso, líquido,
sólido o en solución acuosa
respectivamente.

El número y tipo de átomos en ambos
miembros deben ser iguales, conforme al principio de
conservación de la masa; si esto es así, la
ecuación está balanceada.

II.- Reacciones
Químicas:

Definición: Son procesos químicos
donde las sustancias intervinientes, sufren cambios en su
estructura, para dar origen a otras sustancias. El cambio es
más fácil entre sustancias líquidas o
gaseosas, o en solución, debido a que se hallan más
separadas y permiten un contacto más íntimo entre
los cuerpos reaccionantes.

También se puede decir que es un fenómeno
químico, en donde se producen sustancias distintas a las
que les dan origen.

Características o Evidencias de
una Reacción Química:

Formación de
precipitados.

Formación de gases
acompañados de cambios de temperatura. Desprendimiento de
luz y de energía.

Reglas:

Ej. :

En toda reacción se conservan los
átomos y las cargas (si hay iones)

No puede ocurrir un proceso de
oxidación o de reducción aislado, ambos ocurren
simultáneamente.

No se pueden formar productos que
reaccionen enérgicamente con alguno de los productos
obtenidos.

Na3N + 3H2O 3 NaOH + NH3

Tipos de Reacciones
Químicas:

A) De acuerdo a las sustancias
reaccionantes:

masa molecular:

Ej. :

Reacciones de composición,
adición o síntesis:

Cuando dos o más sustancias se unen
para formar una más compleja o de mayor

Reacciones de
descomposición:

Cuando una sustancia compleja por
acción de diferentes factores, se descompone en otras
más sencillas:

Ej. :

Cuando las descompone el calor, se llaman
también de disociación térmica.

Reacciones de simple
sustitución:

Denominadas también de simple
desplazamiento cuando una sustancia simple reacciona con otra
compuesta, reemplazando a uno de sus componentes.

Ej. :

Reacciones de doble
sustitución:

También se denominan de doble
desplazamiento o metátesis y ocurren cuando hay

intercambio de elementos entre dos compuestos diferentes
y de esta manera originan nuevas sustancias. * Se presentan
cuando las sustancias reaccionantes están en estado
iónico por encontrarse en solución,
combinándose entre sí sus iones con mucha
facilidad, para formar sustancias que permanecen estables en el
medio reaccionante:

Ej. :

Reacciones Reversibles:

Cuando los productos de una reacción
pueden volver a reaccionar entre sí, para generar los
reactivos iniciales. También se puede decir que se realiza
en ambos sentidos.

Ej. :

Reacciones
Irreversibles:

Cuando los productos permanecen estables y
no dan lugar a que se formen los reactivos iniciales.

Ej. :

Toda reacción es más o
menos reversible; pero en muchos casos esta reversibilidad es tan
insignificante que se prefiere considerar prácticamente
irreversible.

B) De acuerdo a su
energía:

En toda reacción química hay
emisión o absorción de energía que se
manifiesta como luz y/o calor. Aquí aparece el concepto de
Entalpía, entendida como la energía que se libera o
absorbe.

Reacciones
Exotérmicas:

Cuando al producirse, hay desprendimiento o
se libera calor.

Ej. :

Reacciones
Endotérmicas:

Cuando es necesario la absorción de
calor para que se puedan llevar a cabo.

Ej. :

La energía liberada o absorbida
se denomina calor de reacción o entalpía (H) por
consiguiente:

En una reacción
exotérmica la entalpía es negativa

En una reacción
endotérmica la entalpía es positiva

C) Reacciones Especiales:

Reacción de
Haber:

Permite obtener el amoniaco partiendo del
hidrógeno y nitrógeno

sustancias:

N2 + 3H2 ? 2NH3

Reacción
Termoquímica:

En estas reacciones se indica la
presión, temperatura y estado físico de
las

Reacción de
Combustión:

En estas reacciones, el oxígeno se combina con
una sustancia combustible y como consecuencia se desprende calor
y/o luz. Las sustancias orgánicas pueden presentar
reacciones de combustión completa o incompleta:

– R. Completa: Cuando se forma
como producto final CO2 y H2O (en caso de sustancias
orgánicas)

Ej. :

R. Incompleta: Cuando el
oxígeno no es suficiente, se produce CO y H2O, aunque
muchas veces se produce carbón.

Reacción
Catalítica:

Se acelera por la intervención de
sustancias llamadas catalizadores que permanecen inalterables al
final de la reacción.

Catalizador: Sustancia que acelera
la reacción. No reacciona. Se recupera todo

Ej. :

Reacción REDOX:

Reacciones en donde hay variación de
los estados de oxidación de las sustancias por
transferencia de electrones.

Reacción de
Neutralización:

Consiste en la reacción de un
ácido con una base.

III.- Mecanismo
de Reacción:

Definición: Son las etapas en que ocurre
una reacción química. La mayoría de las
reacciones ocurren en varias etapas consecutivas, cada una de las
cuales se denomina reacción elemental; el conjunto total
de estas reacciones elementales, por las que transcurre una
reacción global, se denomina mecanismo de
reacción.

Según Fco. A. Villegas (Univ. de Colombia), para
que se produzca una reacción química tal
como:

Se requiere una serie de etapas intermedias o etapas
sucesivas y simultáneas . Un posible mecanismo para la
reacción mencionada es el siguiente:

En la primera etapa la molécula de A2 se
descompone en dos átomos iguales de manera
rápida.

En la segunda etapa, la más lenta de todo el
proceso, la molécula de B2 se divide también en dos
átomos .

En las etapas tercera y cuarta y que ocurren de manera
simultánea, un átomo de A, se combina con un
átomo de B, para formar el compuesto AB de manera
más rápida que la etapa segunda.

La suma algebraica de todas las etapas, resulta la
reacción neta.

Como se aprecia, cuando una reacción ocurre en
varias etapas, generalmente una de ellas, es más lenta que
las demás, actuando como reguladora de la velocidad de
reacción global,, tomando por ello el nombre de etapa
determinante o controlante de la velocidad de
reacción.

Ej. :

La reacción entre el cloruro de yodo y el
hidrógeno, para formar yodo y cloruro de hidrógeno,
si se realizara en una sola etapa, sería de tercer orden (
de segundo orden respecto al ICl y de primero respecto al H2),
pero se ha encontrado experimentalmente que la reacción es
de primer orden para ambos reactivos, y por tanto, de segundo
orden global. Esto se puede entender suponiendo que la
reacción ocurre en dos partes o etapas, como las
siguientes:

La primera reacción es lenta,
comportándose como la controlante de la velocidad, la que
explica los resultados experimentales. Como es lógico,
cuando una reacción ocurre en varias etapas, la suma de
estas reacciones parciales es igual a la reacción
final.

IV.- Reacciones
en Cadena:

Existen diversas reaccione químicas que ocurren
en varias etapas, en las que además de formarse los
productos, se regeneran los reactantes que dieron inicio a la
reacción, formándose una especie de "cadena" en la
que se repiten los eslabones, por lo que reciben el nombre de
Reacciones en cadena.

En estas reacciones es frecuente la intervención
de radicales libres, esto es, moléculas o átomos
que tienen normalmente una valencia sin saturar.

Ej. : En la descomposición
térmica del acetaldehído ocurre lo
siguiente:

a) CH3CHO CHO + CH3
(iniciación)

b) H3CHO + CH3 CH4 + CO + CH3
(propagación)

c) 2CH3 CH3 CH3
(terminación)

El primer proceso, es una descomposición del
acetaldehído en radicales formaldehído y metilo,
produciéndose la reacción de iniciación de
la cadena , (donde una molécula absorbe energía en
forma de calor, luz o radiación ultravioleta) dando inicio
al proceso total y produciéndose además radicales
metilo, que son los portadores de la cadena y que tras el segundo
proceso, llamado de propagación de la cadena, ( se lleva a
cabo mediante el proceso de los radicales libres, uniendo dos
elementos y dejando uno libre)puede causar la
descomposición de muchas moléculas de
acetaldehído. Si no fuera por la reacción tercera,
llamada de terminación de la cadena,(los átomos se
unen y forman moléculas) en donde se combinan entre
sí los dos radicales metilo, la reacción no
concluiría hasta terminar todo el acetaldehído,
porque un solo radical metilo lo podría descomponer todo,
puesto que al hacerlo según el segundo proceso, se
regeneraría metilo. También se puede considerar la
cadena inhibidora cuando un átomo choca con determinada
molécula inhibiendo toda la reacción. Veamos otro
ejemplo:

En la ecuación:

BIBLIOGRAFÍA

Autor:

José del C. Mondragón
Córdova