Las reacciones químicas

Conceptos previos• Anteriormente estudiamos con la teoría de Dalton que

una reacción química consiste en una reordenación de átomos.

• En una reacción química sólo cambia la forma en la que se enlazan los átomos, lo que afecta a la corteza ( donde se encuentran los electrones), pero no al núcleo.

• La masa de los átomos durante una reacción química es la misma al principio y al final de la misma, ya que sólo se reordenándose.

Preguntas iniciales• ¿Qué ocurre cuando echamos una cucharada de

azúcar en agua? ¿Se trata de un proceso físico o químico?

• ¿Qué ocurre al quemar un papel?¿Se trata de un proceso físico o químico?

Los cambios en la naturaleza

• En la naturaleza tienen lugar dos tipos de cambio:

• Los cambios físicos son aquellos que no provocan la aparición de nuevas sustancias: cambios de estado de agregación, cambio de posición de un objeto...

• Los cambios químicos, por el contrario, sí provocan la aparición de nuevas sustancias: la oxidación de un metal, la combustión de un papel...

Los cambios en la naturaleza

• Los cambios químicos se llaman también reacciones químicas.

Los cambios en la naturaleza

• Los reactivos son las sustancias presentes antes de que tenga lugar el cambio químico o reacción.

• Los productos son las sustancias que se han formado tras el cambio químico o reacción.

Características de los cambios químicos

• En una reacción química existe un intercambio de energía. Algunas reacciones necesitan energía para tener lugar y otras desprenden energía .

Características de los cambios químicos

• Reacciones reversibles e irreversibles. La mayoría de las reacciones son irreversibles, es decir, ocurren en un solo sentido. Las reacciones reversibles pueden suceder en los dos sentidos.

Características de las reacciones

• Los estados de agregación de reactivos y productos pueden ser diferentes entre sí.

• Permanganato de potasio y propanotriol

Algunas reacciones químicas cotidianas

• Lluvia ácida

Algunas reacciones químicas cotidianas

• Fotosíntesis

Estudio de las reacciones químicas

• Vamos a emplear la teoría de colisiones para comprender qué es lo que ocurre en una reacción química. Esta teoría se basa en conceptos ya estudiados:

• 1) Según la TCM, las partículas que componen la materia se encuentran en movimiento y chocan entre sí.

• 2) En una reacción química los átomos se reagrupan de forma diferente y dan lugar a nuevas sustancias.

• 3) Para que se produzca esta reagrupación de átomos es necesario que se rompan los enlaces atómicos de los reactivos y se formen enlaces nuevos.

Teoría de colisiones • Según la teoría de colisiones, una reacción

química ocurre porque las moléculas de los reactivos chocan entre sí con la suficiente energía como para que se rompan los enlaces que mantienen unidos a los átomos de los reactivos.

• Teoría de colisiones

Velocidad de reacción • Es una magnitud que se puede medir observando

cómo aumenta la cantidad de producto en un determinado intervalo de tiempo.

• Por ejemplo, la oxidación del hierro es una reacción química lenta mientras que la reacción entre el sodio y el agua es rápida.

Factores que influyen en la velocidad de reacción

• 1) Temperatura: al aumentar la temperatura, las partículas adquieren mayor velocidad por lo que los choques entre ellas serán más intensos y la velocidad de la reacción aumenta.

• Temperatura

• Temperatura 2

• 2) Concentración de los reactivos. La concentración es la relación entre la cantidad de la sustancia y el volumen en el que se encuentra.

• Desde el punto de vista de la teoría de colisiones se entiende que cuanto mayor sea el número de moléculas, mayor será el número de choques.

• Esto implica y aumento en la velocidad de la reacción química

• Concentración

Representación de las reacciones químicas

• Las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones químicas.

• Una ecuación química contiene información sobre las sustancias que reaccionan y las sustancias que se forman como resultado cambio químico o reacción química.

• En la reacción de la página anterior puede observarse:

• 1) La flecha que indica el sentido en el que se produce la reacción. A la izquierda aparecen los reactivos y a la derecha los productos.

• 2) Unos números delante de cada fórmula química,los coeficientes estequimétricos, que nos indican el número de moléculas o cantidad de sustancia que interviene en la reacción.

• 3) Información del estado de agregación de cada sustancia entre paréntesis.

• La reacción del ejemplo puede verse aquí:

• Zinc y ácido clorhídrico

• Aquí puede observarse que el hidrógeno obtenido en la reacción se encuentra en estado gaseoso, como se indica en la ecuación química.

• Aq significa disolución acuosa, es decir, que la sustancia se encuentra disuelta.

Significado de una ecuación química

• Una ecuación química informa acerca de las sustancias puras que participan en la reacción y las cantidades de cada una de esas sustancias.

• En la reacción química anterior podemos observar que:

• Una molécula de metano reacciona con dos moléculas de oxígeno para producir una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de agua.

• Mediante esta información conocemos el número de átomos o moléculas de cada reactivos y producto que interviene en la reacción.

• Como una reacción química es una reordenación de átomos, el número de átomos de cada elemento en los reactivos debe ser el mismo en los productos.

Ajuste de ecuaciones químicas

• Ajustar una reacción química consiste en indicar los valores de los coeficientes estequiométricos para que haya el mismo número de átomos de cada elemento antes y después de que ocurra la reacción.

• Un consejo practico para ajustar ecuaciones químicas es comenzar ajustando en primer lugar los compuestos, dejando para último lugar las sustancias elementales.

• Ajustes

Leyes fundamentales de las reacciones químicas

• Ley de conservación de la masa: la suma de la masa de los reactivos es igual a la suma de la masa de los productos.

• Proporciones definidas: la proporción de las masas de las sustancias que reaccionan (reactivos y productos) es fija, independientemente de las cantidades que reaccionen.

Cantidad de sustancia • La cantidad de sustancia informa sobre el número

de unidades fundamentales (átomos, moléculas o iones, dependiendo de la sustancia) que contiene una determinada porción de una sustancia, independientemente de la masa de estas unidades.

• La unidad de esta magnitud en el sistema internacional es el mol, que se define como la cantidad de sustancia que contiene tantas unidades fundamentales como átomos de carbono hay en una muestra de 0,012 kg de carbono-12.

• En un mol siempre hay el número de Avogadro de partículas.

Masa molar

• La masa molar es la masa, expresada en gramos, de un mol de una sustancia. Su unidad en el sistema internacional es el g/mol.

• Su valor coincide con el de la masa atómica, la masa molecular o la masa unidad fórmula estudiadas en el tema pasado, pero cambiando la unidad a g/mol.

Expresiones útiles para calcular la cantidad de sustancia

• M es la masa molar, m la masa en gramos.

• N es él número de unidades fundamentales y Na es la constante de Avogadro.