miércoles, 15 de abril de 2009

Reacciones Químicas II

REACCIONES QUÍMICAS
Continuación parte II

Contiunuando con el tipo de reaciones que estamos revisando, ahora proponemos el siguiente modelo matemático:
A + BC ----------------------- AC + B
Este tipo de reacción es conocida como de “simple sustitución” y se define como aquella en la que los átomos de un elemento desplazan en un compuesto a los átomos de otro elemento. Es de hacer notar que el desplazamiento sucede siempre y cuando el átomo sustituyente (A), tenga mayor actividad que el átomo sustituido (B).
Ejemplos:
Zn + 2HCl ----------------------- ZnCl2 + H2↑
Fe + H2S ------------------------ FeS + H2↑
Cl2 + 2HBr ------------------------- 2HCl + Br2↑
Por último, describiremos otro tipo de reacción que se lleva a cabo generalmente en solución acuosa, donde hay iones presentes y se produce un intercambio entre ellos. A este tipo de reacción se le llama de “doble sustitución” y se presenta mediante el siguiente modelo matemático:
A+B­ + C+D­ --------------------------- A+D­ + C+B­
Ejemplos:
HCl + NaOH --------------------------- NaCl + H2O
AgNO3 + NaCl ---------------------- AgCl + NaNo3
BaSO4 + NaHCO3 ---------------------------------------- Ba(HCO3) + Na2SO4

Concluimos que de acuerdo con la formación o ruptura de los enlaces de las sustancias que intervienen en una reacción química, éstas se pueden clasificar en cuatro tipos:
1. Sintesis: A + B ------------- AB
2. Análisis: AB ---------------- A + B
Energía
3. Simple sustitución: A + BC --------------- AC + B
4. Doble sustitución: AB + CD ----------------- AD + CB

Para completar correctamente los productos de una reacción química debemos observar las siguientes reglas:
1. Anotar el símbolo de los elementos participantes.
2. Escribir el número de oxidación de cada elemento.
3. El elemento con número de oxidación positivo (metal) o catión, siempre va del lado izquierdo.
4. El elemento con número de oxidación negativo (no metal) o anión, siempre va del lado derecho.
5. Intercambiar como subíndices los números de oxidación de cada elemento, haciendo caso omiso del signo.
6. La suma algebraica de los números de oxidación de los elementos, multiplicadas por los subíndices debe ser igual a cero.
7. El número de oxidación del hidrogeno en sus compuestos es + 1, excepto en el caso de los hidruros metálicos que es de ­ 1.
8. El número de oxidación del oxigeno en sus compuestos es de ­ 2, excepto en los peróxidos, que es de ­ 1.
9. Todos los elementos en estado puro o sin combinar tienen como número de oxidación cero.

Reacciones Químicas I

Los cambios químicos en la materia ocurren cuando existe una transformación, tanto en la composición como en su estructura; estos cambios se llevan a cabo mediante reacciones químicas.
En realidad la mayoría de los artículos que adquirimos o consumimos, requieren para su elaboración de procesos químicos, bastaría con investigar cómo fueron elaborados los siguientes productos de uso diario (artículos de limpieza, alimentos bebidas, medicinas, etc.) para comprobar que todos ellos son el resultado de una serie de reacciones químicas. Sin embargo, existen una infinidad de procesos que ocurren a nuestro alrededor (crecimiento de las plantas, animales y el ser humano, la oxidación de los metales, la combustión de la madera, etc.) y que por su cotidianidad, se ven como hechos comunes, sin meditar que son productos de procesos químicos muy complicados.
Es importante el conocimiento de las reacciones químicas para poder controlarlas, y hacer que las substancias se conviertan en otras que satisfagan nuestras necesidades, intentando siempre utilizarlas en beneficio del hombre, reduciendo y previniendo el deterioro de nuestro ambiente.
En la mayoría de las reacciones químicas, los átomos, moléculas o iones que constituyen a las substancias que reaccionan (reactivos), al hacerlo sufren un reordenamiento como consecuencia de la ruptura y formación de nuevos enlaces entre ellos, originándose nuevas sustancias con características diferentes (productos).
Por ejemplo, cuando quemamos azufre (S) observamos que se forma un gas, que es el dióxido de azufre (SO2). Esta reacción química se lleva a cabo por rompimiento de los enlaces covalentes del azufre (S) y del oxigeno (O), y por la formación del enlace covalente entre el azufre (S) y el oxigeno (O) en el (SO2).
La reacción anterior se puede expresar mediante símbolos y fórmulas de las sustancias participantes.
S + O2 --------------- SO2
CALOR
Podemos concluir que una ecuación química es la representación abreviada y simbólica de una reacción química; además, nos proporciona un medio para mostrar en un cambio químico los reactivos y los productos, su composición atómica y la relación molecular en donde intervienen. Por lo general las reacciones químicas se emplean para describir los estados inicial y final del proceso.

Normalmente se escriben a la izquierda, es decir, en el primer miembro los símbolos o fórmulas de las sustancias de las sustancias iníciales, reactivos o reactantes:
NaCl + AgNO3 ---------------------------------- NaNO3 + AgCl


reactivos
A la derecha de la ecuación, o segundo miembro, se escriben los símbolos o fórmulas de las sustancias que se forman, o productos de la reacción.
NaCl + AgNO3 ---------------------------------- NaNO3 + AgCl

productos
Con el fin de representar con mayor fidelidad una reacción, es necesario que los símbolos o fórmulas de las especies participantes presenten todas las propiedades físicas y químicas de las mismas. Por Ejemplo: (g)₌ gas; (l)₌ líquido; (s)₌ sólido; (ac)₌ solución acuosa; (E) ₌ energía Δ₌ calor; (↑)₌ gas que se desprende en el proceso; (↓)₌ solido que se precipita; (→)₌ reacción irreversible; (↔)₌ reacción reversible.
Ejemplo;
2KClO3(s) + calor ------------------- 2 KCl(S) + 3O2 (g)↑
Na(s) + H2O ---------------------- NaOH(ac) + ½ H2 (g) ↑

TIPOS DE REACCIONES
Se puede observar que las fórmulas de las substancias que intervienen en el proceso se encuentran afectadas por un coeficiente, que nos indica el número de átomos o de moles, que intervienen en dicho proceso. De acuerdo con esto podemos escribir una ecuación general de la siguiente manera:
mA + nB ------------------- xC + yD
Dónde m,n,x,y .. Son coeficientes de cada término
Si la ecuación general consideramos que y ₌ 0, entonces nuesra ecuación se convierte en:
mA + nB -------------------- xC
o también
A + B ------------------ AB

Este tipo de reacción, en la que dos o más especies químicas sencillas se unen para formar un solo producto o especie más compleja, se llama: reacción de síntesis.
Ejemplo:
2H2(g) + O2(g) ---------------------------------- 2H2O (l)
H2 + Cl2(g) ------------------------------- 2HCl(g)
SO3(g) + H2O(l) ------------------------ H2SO3(ac)
CaO(s) + H2O ---------------------- Ca(OH)2(ac)
Si consideramos que el coeficiente “n” de la ecuación general es cro, entonces obtendremos:
mA -------------------------- xC + yD
Otra forma de expresarlo es:
AB ------------------------- A + B
A este tipo de reacción se le llama de análisis o de descomposición, y se define como aquella en la cual una especie química se descompone en dos o más productos, mediante la aplicación de una fuente de energía externa.
Ejemplos:
2H2O ------------------------ 2H2↑ + O2↑
Electricidad
2KClO3 ----------------------------------------- 2KCl + 3O2↑
Calor
CaCO3 ----------------------------------- CaO + CO2↑

De este modo podemos observar que euna reacción de análisis es contraria a una reacción de síntesis.