¿Qué es una Reacción ¿Qué es una Reacción Química?Química?

Una reacción química es un proceso en el cuál dos o más sustancias llamadas reactantes se combinan e interactúan para dar origen a nuevas sustancias denominadas productos cuyas propiedades son totalmente diferentes.

                                                                      

En toda reacción química hay rompimiento y En toda reacción química hay rompimiento y formación de nuevos enlaces, además de una formación de nuevos enlaces, además de una disminución en la energía libre del sistema, es decir, disminución en la energía libre del sistema, es decir, la energía libre de los productos es menor que la la energía libre de los productos es menor que la energía libre de los reactantesenergía libre de los reactantes

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Energía química del metano

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

Rompimiento de los enlaces de los reactivos = 633.0 kcal

Formación de los enlaces de los productos = 826.4 kcal

Energía neta = 633.0 - 826.4 = - 193.4 kcal

Energía liberada por cada 16 gramos de metano que se queman

Algunos procesos que ocurren en la vida cotidiana Algunos procesos que ocurren en la vida cotidiana que corresponden a reacciones químicas son entre que corresponden a reacciones químicas son entre otros: respiración, corrosión, fotosíntesisotros: respiración, corrosión, fotosíntesis

Evidencias de que ocurre una Evidencias de que ocurre una reacción químicareacción química

• Desprendimiento de un gasDesprendimiento de un gas• Liberación de energía (por Ej.. Calor)Liberación de energía (por Ej.. Calor)• Cambio de colorCambio de color• Formación de una sustancia sólida (precipitado)Formación de una sustancia sólida (precipitado)

Clasificación de las reacciones Clasificación de las reacciones químicasquímicas

Entre las distintas clases de reacciones destacan como Entre las distintas clases de reacciones destacan como más importantes las siguientes.más importantes las siguientes.

1)1) Reacciones de composición o síntesisReacciones de composición o síntesis::

Se combinan 2 o más sustancias y Se combinan 2 o más sustancias y originanoriginan como producto como producto otra sustancia distinta:otra sustancia distinta:

HH22 + ½ O + ½ O2 2 H H22OO

NN2 2 + 3 H+ 3 H2 2 2 NH 2 NH33

2) Reacciones de descomposición o 2) Reacciones de descomposición o de análisisde análisis: Una sustancia reaccionante : Una sustancia reaccionante se descompone en dos o más sustancias se descompone en dos o más sustancias diferentes (productos): Ej..diferentes (productos): Ej..

Reacciones de sustituciónReacciones de sustitución: :

Aquellas en que un elemento sustituye a Aquellas en que un elemento sustituye a otro en una combinación quedando libre el otro en una combinación quedando libre el sustituido. En ellas dos compuestos sustituido. En ellas dos compuestos intercambian elementos: destacan entre intercambian elementos: destacan entre éstas las reacciones de neutralización y las éstas las reacciones de neutralización y las de precipitación.de precipitación.

1) Reacciones de neutralización1) Reacciones de neutralización: Se : Se combinan un ácido con una base combinan un ácido con una base originando como productos una sal y originando como productos una sal y agua: HCl + NaOH agua: HCl + NaOH NaCl +H NaCl +H22OO

Reacciones de precipitaciónReacciones de precipitación: En ellas dos : En ellas dos compuestos iónicos solubles reaccionan compuestos iónicos solubles reaccionan para formar un producto insoluble, para formar un producto insoluble, conocido con el nombre de precipitado. Por conocido con el nombre de precipitado. Por ejemplo al mezclar nitrato de plomo (II) ejemplo al mezclar nitrato de plomo (II) con cromato de potasio, (dos sales que son con cromato de potasio, (dos sales que son solubles en agua), se formará como solubles en agua), se formará como producto principal un precipitado sólido de producto principal un precipitado sólido de color amarillo cuyo nombre es cromato de color amarillo cuyo nombre es cromato de plomo (II), de acuerdo a la siguiente plomo (II), de acuerdo a la siguiente reacción:reacción:

Pb(NOPb(NO3)23)2 + K+ K22CrOCrO44 PbCrO PbCrO44 (s)(s) + KNO+ KNO33

De acuerdo a la energía De acuerdo a la energía involucrada, existen las involucrada, existen las reacciones reacciones endergónicas endergónicas que son que son aquellas que absorben energía aquellas que absorben energía al ocurrir y las al ocurrir y las exergónicas exergónicas que que liberan energía. La energía liberan energía. La energía puede ser eléctrica, calórica, puede ser eléctrica, calórica, luminosa etcluminosa etc..

.

Reacción endotérmica es aquella que absorbe calor al ocurrir. A la izquierda se tiene cloruro de cobalto (II) antes de agregar cloruro de tionilo y a la derecha el cloruro de cobalto (II) después de agregar el cloruro de tionilo una vez que han transcurrido 7 minutos:

[CoCl2 x 6 H2O] + 6 SOCl2 CoCl2 + 12 HCl + 6 SO2

Reacciones exotérmicasReacciones exotérmicas son aquellas que son aquellas que liberan energía como un producto más.liberan energía como un producto más. Ej.: Ej.: Sodio en agua: 1) Sodio cae al agua. 2) Sodio en agua: 1) Sodio cae al agua. 2) Empieza la reacción 3) El hidrógeno Empieza la reacción 3) El hidrógeno producido se autoenciende 4) El hidrógeno producido se autoenciende 4) El hidrógeno se quema produciendo una brillante flama.se quema produciendo una brillante flama.

                                                      

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Ley de conservación de la masa Ley de conservación de la masa enunciada por Antoine Laurent enunciada por Antoine Laurent Lavoisier en 1777.Lavoisier en 1777.

““En toda reacción química, la masa total de los reactantes debe ser En toda reacción química, la masa total de los reactantes debe ser igual a la masa total de los productos”igual a la masa total de los productos”

Balance o igualación de ecuaciones químicas: Para dar cumplimiento a la ley de conservación de la masa de Lavoisier, es necesario ajustar o igualar toda ecuación que representa una reacción química

Para esto se deben ajustar los coeficientes estequiométricos de Para esto se deben ajustar los coeficientes estequiométricos de las ecuaciones con un método sencillo que consiste en agregar las ecuaciones con un método sencillo que consiste en agregar números enteros o fraccionarios delante de cada especie de números enteros o fraccionarios delante de cada especie de reactante o producto de tal forma que el número de átomos de reactante o producto de tal forma que el número de átomos de cada elemento presente en reactivos y productos sea igual.cada elemento presente en reactivos y productos sea igual.

Espontaneidad de las reacciones Espontaneidad de las reacciones químicasquímicas

Existen reacciones espontáneas que son aquellas que proceden Existen reacciones espontáneas que son aquellas que proceden sin necesidad de un aporte externo de energía . En ellas la energía sin necesidad de un aporte externo de energía . En ellas la energía libre de los productos es menor que la energía libre de los libre de los productos es menor que la energía libre de los reactantes. Por ejemplo al combinar magnesio con ácido reactantes. Por ejemplo al combinar magnesio con ácido clorhídrico, de manera espontánea y natural ambas especies clorhídrico, de manera espontánea y natural ambas especies reaccionan para formar hidrógeno gas: reaccionan para formar hidrógeno gas:

MgMg(s)(s) + HCl + HCl HH2(g) 2(g) + MgCl+ MgCl22

Una reacción no espontánea es aquella que requiere de un aporte Una reacción no espontánea es aquella que requiere de un aporte externo de energía para ocurrir como pasa por ejemplo con la externo de energía para ocurrir como pasa por ejemplo con la electrólisis del agua, ya que la molécula de agua se rompe debido electrólisis del agua, ya que la molécula de agua se rompe debido a la energía eléctrica: a la energía eléctrica:

HH22O O H H2 2 + O+ O22

Esquema de las reaccionesEsquema de las reacciones

Ácidos y BasesÁcidos y Bases

ÁcidosÁcidos -Presentan iones hidrógeno (H -Presentan iones hidrógeno (H

+ + ) en su estructura.) en su estructura. Sabor ácido o agrio.Sabor ácido o agrio. Tiñen de rojo el papel indicador Tiñen de rojo el papel indicador

de pH (papel tornasol)de pH (papel tornasol) Reaccionan con las bases Reaccionan con las bases

formando sal y agua. formando sal y agua. (neutralización)(neutralización)

Presentan valores de pH Presentan valores de pH menores que 7menores que 7

La solución alcohólica de La solución alcohólica de fenolfataleína (otro indicador de fenolfataleína (otro indicador de pH) es incolora en medio ácido.pH) es incolora en medio ácido.

Bases (Hidróxidos o álcalis)Bases (Hidróxidos o álcalis) Presentan iones hidroxilo (OHPresentan iones hidroxilo (OH) )

en su estructura.en su estructura. Sabor amargo.Sabor amargo. Tiñen de azul el papel indicador Tiñen de azul el papel indicador

de pH ( papel tornasol).de pH ( papel tornasol). Reaccionan con los ácidos Reaccionan con los ácidos

formando sal y agua formando sal y agua (neutralización).(neutralización).

Presentan valoresde pH Presentan valoresde pH mayores que 7mayores que 7

La solución alcohólica de La solución alcohólica de fenolftaleína (otro indicador de fenolftaleína (otro indicador de pH) es de color rosada en pH) es de color rosada en medio básico.medio básico.

Teorías ácido -baseTeorías ácido -base Teoría de ArrheniusTeoría de Arrhenius: :

Según Arrhenius, ácido era toda sustancia que en solución Según Arrhenius, ácido era toda sustancia que en solución acuosa dejaba libres iones hidrógeno.acuosa dejaba libres iones hidrógeno.

Por Ej.: HNOPor Ej.: HNO3 3 H H+ + + NO+ NO33

Para Arrhenius, base era toda sustancia que en solución Para Arrhenius, base era toda sustancia que en solución acuosa dejaba libre iones hidroxilo, por ejemplo: acuosa dejaba libre iones hidroxilo, por ejemplo:

NaOH NaOH Na Na++ + OH + OH

Teoría de Brönsted-LowryPara ellos, ácido era toda sustancia que donaba iones Hidrógeno (H+) y base era toda especie química capaz de aceptar iones hidrógenoÁCIDO (1) + BASE (2) ÁCIDO (2) + BASE (1)

HF + NH3 NH4+ + F

Teoría de LewisTeoría de LewisPara Lewis, ácido es toda especie capaz de aceptar pares de Para Lewis, ácido es toda especie capaz de aceptar pares de electrones y base es toda especie capaz de donar pares de electrones y base es toda especie capaz de donar pares de electroneselectrones

¿ Qué es el pH ?¿ Qué es el pH ?

Concepto: el pH es el grado de acidez o de alcalinidad que tiene un sustancia. Matemáticamente se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno que presenta una sustancia. Se calcula realizando la siguiente operación matemática: pH= log [H+]. Entonces el pH es una propiedad química que depende de la concentración de iones hidrógeno que tiene una sustancia

¿Dónde se encuentran algunas ¿Dónde se encuentran algunas sustancias ácidas y básicas sustancias ácidas y básicas comunes?comunes?Sustancia Sustancia Se encuentra en:Se encuentra en:Ácido acético VinagreÁcido acético Vinagre

Ácido acetil salicílico AspirinaÁcido acetil salicílico Aspirina

Ácido ascórbico Vitamina CÁcido ascórbico Vitamina C

Ácido cítrico Limón, naranja, membrilloÁcido cítrico Limón, naranja, membrillo

Ácido clorhídrico (HCl) Jugos gástricosÁcido clorhídrico (HCl) Jugos gástricos

Ácido sulfúrico (HÁcido sulfúrico (H22SOSO44) Baterías de automóviles) Baterías de automóviles

Amoniaco (NHAmoniaco (NH33) Limpiadores caseros) Limpiadores caseros

Hidróxido de magnesio Mg(OH)Hidróxido de magnesio Mg(OH)2 2 Antiácidos Antiácidos

Escala de pHEscala de pH

pH

Escala de pH: En una solución neutra las concentraciones de H+ y OH- son iguales a 0.0000001 moles/ litro. La acidez aumenta a medida que disminuye el pH y la alcalinidad aumenta cuando

aumenta el pH.

pH de algunos líquidos y fluídos orgánicos corrientes

Fuerza de ácidos y Fuerza de ácidos y de basesde basesLos ácidos fuertes y las bases fuertes se Los ácidos fuertes y las bases fuertes se disocian o ionizan totalmente (en un 100 %):disocian o ionizan totalmente (en un 100 %):

HClHCl H H+++ Cl+ Cl

NaOH NaOH Na Na + + + OH+ OH

Los ácidos débiles y las bases débiles se Los ácidos débiles y las bases débiles se disocian solo parcialmente.disocian solo parcialmente.

HCN HCN HH+ + + CN + CN

NHNH33 NH NH4 4 + + + OH + OH

Indicadores ácido Indicadores ácido basebase

La determinación del pH de una solución es un problema usual en el La determinación del pH de una solución es un problema usual en el laboratorio químico, que se resuelve de manera aproximada mediante el químico, que se resuelve de manera aproximada mediante el empleoempleo de un de un indicador.indicador.

Un indicador es un compuesto orgánico con propiedades de ácido débil o base Un indicador es un compuesto orgánico con propiedades de ácido débil o base débil, cuyo ión y la molécula correspondiente presentan coloraciones diferentes.débil, cuyo ión y la molécula correspondiente presentan coloraciones diferentes.

El pH medio, al actuar sobre el equilibrio de estas dos formas hacen que los El pH medio, al actuar sobre el equilibrio de estas dos formas hacen que los mismos capten o liberen iones OHmismos capten o liberen iones OH-- o H o H++, variando la coloración del medio; el , variando la coloración del medio; el cambio de cambio de colorcolor del indicador se denomina del indicador se denomina viraje.viraje.

Una serie de pigmentos naturales presentan un color en disoluciones ácidas y Una serie de pigmentos naturales presentan un color en disoluciones ácidas y otro color en disoluciones básicas, por ejemplo el pigmento tornasol tiene color otro color en disoluciones básicas, por ejemplo el pigmento tornasol tiene color rojo en disoluciones ácidas y color azul en disoluciones básicas.rojo en disoluciones ácidas y color azul en disoluciones básicas.

Un indicador es una sustancia ácida o básica Un indicador es una sustancia ácida o básica (débil) que puede o no tener color. Ésta al (débil) que puede o no tener color. Ésta al ionizarse experimenta un cambio de color.ionizarse experimenta un cambio de color. HIn HIn HH++ + In + In

Tiene un color Tiene un color aparece otro color aparece otro color

Por ejemplo la fenolftaleína es un indicador Por ejemplo la fenolftaleína es un indicador ácido-base que en medio ácido es incolora y ácido-base que en medio ácido es incolora y en medio básico es rosada.en medio básico es rosada.

Algunos indicadores son:Algunos indicadores son:

PeachímetroPeachímetro

NeutralizaciónNeutralización ácido-base ácido-base

NaOH + HCl NaOH + HCl NaCl + HNaCl + H22OO