República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada

Guanare – Edo Portuguesa

BACHILLER:

Cristian Niño CI: 24.687.832

ING. CIVIL “C”

II SEMESTRE

OCTUBRE; 2015

INTRODUCCION

Las reacciones químicas ocurren espontáneamente en el Universo,

produciendo en forma lenta sustancias sencillas. En nuestro planeta, las

reacciones químicas también suceden espontáneamente, pero de manera

mucho más rápida y formando moléculas más complicadas, debido sobre

todo a la presencia de oxígeno en el aire y en las aguas de mares, ríos y

lagos.

Hablamos de reacción química cuando las moléculas de los

reactivos rompen alguno de sus enlaces para formar otros nuevos, lo que

conlleva la aparición de nuevas sustancias. Llamamos ecuación química a

la expresión en la que aparecen como sumandos las fórmulas de los

reactantes (sustancias que reaccionan) seguidas de una flecha, y las

fórmulas de los productos (sustancias que se producen) también

sumándose.

Deben incluirse los estados de agregación de las sustancias,

aunque si todas están en disolución o son gaseosas, se pueden obviar.

Para que se produzca la reacción es necesario que las moléculas de los

reactantes choquen entre sí, ya que es la única manera de que puedan

intercambiar átomos para dar los productos. Ésta es una condición

necesaria pero no suficiente ya que el choque debe darse con una

mínima energía para que los enlaces de los reactivos se puedan romper,

y con la orientación que les permita unirse para formar las moléculas de

los reactivos.

Reactantes.......→.....Productos

AB (g) + CD (g) → AC (g) + BD (g)

Es así entonces como en esta unidad vamos a estudiar las

transformaciones químicas, que son procesos en los que una serie de

sustancias reaccionan para dar otras con propiedades diferentes. Así

mismo veremos cómo ajustarlas (para poder relacionar las cantidades de

las sustancias implicadas) y las clasificaremos. Estudiaremos la energía

puesta en juego, los factores que influyen en su velocidad y terminaremos

viendo algunos ejemplos importantes a nivel industrial y de la naturaleza.

PRE-LABORATORIO

REACCION QUIMICA:

Las reacciones químicas son procesos en los que una o más

sustancias se transforman en otra u otras con propiedades diferentes.

Para que pueda existir una reacción química deben haber sustancias que

reaccionan y sustancias que se forman. Se denominará reaccionante o

reactivo a la sustancia química que reacciona. A las sustancias que se

generan debido a una reacción química se les denomina sustancia

resultante o producto químico. Los cambios químicos alteran la estructura

interna de las sustancias reaccionantes. 

Generalmente, se puede decir que ha ocurrido una reacción si se

observa que al interactuar los "supuestos" reaccionantes se da la

formación de un precipitado, algún cambio de temperatura, formación de

algún gas, cambio de olor o cambio de color durante la reacción. 

A fin de expresar matemática una reacción química se hace

necesario utilizar una expresión en la cual se señalan los reactivos y los

productos. Esta expresión recibe el nombre de ecuación química. 

Existen cuatro tipos de reacciones: 

a) Combinación 

b) Descomposición 

c) Desplazamiento 

d) Doble combinación -

Las reacciones también pueden ser clasificadas en:

a) Reacción química homogénea.

b) Reacción química heterogénea. 

El estudio de la rapidez con la que se efectúa una reacción

química, consumiendo reaccionantes químicos y liberando productos

químicos, se denomina cinética química. Se puede expresar la rapidez de

reacción como la relación que se presenta entra la masa de reaccionante

consumida y tiempo que dura la reacción. También se puede tomar la

rapidez de reacción como la relación existente entre la masa formada de

producto y el tiempo de reacción. 

Existen varios factores que puede acelerar la rapidez de la

reacción química. Por ejemplo, si la concentración de los reaccionantes

aumenta, esto traerá como consecuencia que se incremente la rapidez de

la reacción química. De forma parecida si la superficie de contacto entre

los reaccionantes aumenta, también se verá un efecto de aumento de la

velocidad de reacción química. Otro factor que incrementa la rapidez de la

reacción química es el cambio de la temperatura.

Los catalizadores positivos y los catalizadores negativos también

incidirán en el aumento o la disminución de la rapidez de la reacción

química. Al analizar una reacción química es muy importante tener en

cuenta la ley de la conservación de la masa. Esto quiere decir, que, en

toda reacción química la masa total de las sustancias químicas

reaccionantes tiene que ser igual a la masa total de los productos

químicos. Efectivamente, la ley de la conservación de la masa establece

que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma. 

Otro aspecto que se debe tomar en cuenta al analizar las

reacciones químicas es que en una reacción química las sustancias

reaccionan en proporciones fijas de masa. El químico francés Joseph

Louis Prost enunció este fenómeno de la siguiente manera:

Cuando dos o más elementos se combinan para formar un

compuesto, lo hacen en una relación fija de masa". Este principio en el

comportamiento de la reacción química trae como consecuencia que,

como las sustancias químicas siempre reaccionan en la misma

proporción, si uno de los reaccionantes se encuentra en exceso con

respecto al otro, el exceso no participará en la reacción. 

Esta ley tiene, también, un corolario que expresa: “Todo

compuesto químico en estado de pureza contiene siempre los mismos

elementos en una proporción constante de masa". A este corolario se le

denomina: Ley de la composición Constante.

RELACION MOLAR:

Las reacciones molares te indican el número de moles que se

involucran en la reacción química, así como la cantidad en gramos de los

productos a obtener. Ejemplo:

HCl + NaOH_______>H2O + NaCl

Después del balanceo, se encuentra que el HCl y el NaOH tienen

una reacción 1:1, es decir, que una molécula de ácido reacciona con una

molécula de hidróxido.

Para saber los gramos es necesario calcular el peso molecular y

multiplicarlo por el número de moles.

REACTIVO LIMITANTE:

El reactivo limitante es el primero que se gasta, es decir, uno se

consumirá a mayor velocidad que el otro o habrá mayor cantidad de uno

que de otro, pues el reactivo limitante, como he dicho, es el primero en

transformarse por completo en producto, dejando el reactivo en 0.

REACTIVO EN EXCESO:

El reactivo que no reacciona completamente, sino que “sobra”, en

una reacción, es el denominado reactivo en exceso. Si tenemos una

cierta cantidad de dos elementos o compuestos diferentes, para producir

una reacción química, podemos saber con anticipación cuál será el

reactivo limitante y cuál el reactivo en exceso, realizando algunos cálculos

basados en la ecuación química ajustada.

Tomemos por ejemplo la reacción de formación del amoníaco

a partir de hidrógeno y nitrógeno.

H2 + N2 = NH3

Si tengo 15 moles de hidrógeno y 10 moles de nitrógeno, ¿cuál

será el reactivo limitante, cuál el reactivo en exceso, y cuántos moles de

amoníaco se podrán obtener?

Lo primero que debemos hacer es ajustar la reacción, es decir,

colocar los coeficientes estequiométricos adecuados, para que el número

de átomos en los reactivos sea igual al número de átomos en los

productos, y de esta manera cumplir con la ley de conservación de la

materia.

Entonces la reacción ajustada (al tanteo), quedará de la siguiente

manera:

3H2 + N2 = 2NH3

Esto se interpreta así: 3 moléculas o moles de hidrógeno

reaccionan con una molécula o mol de nitrógeno para obtener 2 moles o

moléculas de amoníaco.

Entonces, si tengo 15 moles de hidrógeno, reaccionarán con 5

moles de nitrógeno, sobrando otros 5 moles de este elemento. Por lo

tanto en este caso, el hidrógeno es el reactivo limitante, y el nitrógeno, el

reactivo en exceso. Si con tres moles de hidrógeno se producirían dos

moles de amoníaco, con 15 moles de hidrógeno obtendremos 10 moles

de Amón.

RENDIMIENTO DE LA REACCION:

El porcentaje de rendimiento indica la eficiencia de la reacción,

ósea que dice cuanto del reactivo realmente reaccionó con respecto al

valor teórico que debió reaccionar. Se calcula de esta forma

% rendimiento= ((valor experimental o real)/ (valor

teórico))*100

Por ejemplo: si tengo 45.8g de K2CO3 y quiero saber el

porcentaje de rendimiento del KCl si en realidad obtuve 46.3g de KCl

experimentalmente de acuerdo a la reacción:

K2CO3 +2HCl => 2KCl +H2O + CO2

Teóricamente se forman

45.8g K2CO3* (1 mol K2CO3/138.19 g K2CO3)*(2 mol KCl/ 1 mol

K2CO3)*(74.54 g KCl/1 mol KCl) = 49.49 g KCl teoricos.

% rendimiento= (46.3g KCl reales obtenidos)/ (49.49g KCl

teóricos)*100= 93.6% rendimiento.

PORCENTAJE DE PUREZA:

Las sustancias, generalmente no son puras si es que no se las

obtiene por métodos muy especiales, siempre hay otras sustancias

presentes que "contaminan", o sea que disminuyen su pureza. Una

sustancia totalmente pura seria de pureza 100%, si por cada 90 partes de

ella hay una presencia de 10 partes de otras sustancias la pureza sería

del 90%, y así consecutivamente, o sea que la pureza se puede expresar

así:

Pureza porcentual de "A" en una muestra = contenido de "A" x

100 / cantidad total de muestra.

El porcentaje de pureza se define como la cantidad de sustancia

pura que se encuentra en 100 gramos de una muestra determinada. Por

ejemplo: Alcohol al 96 % quiere decir que en 100 gramos de muestra hay

96 gramos de alcohol.

Ejemplo: Se quiere calcular la cantidad de alcohol puro (A) que

se encuentra en 120 g de una muestra (M) de alcohol 96 %.

En 100 g de muestra-----------hay 96 g de A

En 120 g de M--------------------hay X

Despejar "X"

X = 96 g de A x 120 g de M / 100 g de M

X = 115.2 g de A

Conclusión: En 120 g de muestra de alcohol 96 % hay 115.2 g de

alcohol puro. Como se trata de una relación de masas también se suele

llamar porcentaje de pureza: % masa en masa (% m/m) o % peso en peso

(% p/p)

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MATERIA:

La ley de conservación de la masa o ley de conservación de la

materia es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias

naturales. Fue elaborada por Lavoisier y otros científicos que le

sucedieron. Establece un punto muy importante: “En toda reacción

química la masa se conserva, es decir, la masa consumida de los

reactivos es igual a la masa obtenida de los productos”.

En toda reacción química la masa se conserva, esto es, la masa

total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. Tiene una

importancia fundamental, ya que permite extraer componentes

específicos de alguna materia prima sin tener que desechar el resto;

también es importante, debido que nos permite obtener elementos puros,

cosas que sería imposible si la materia se destruyera.

BALANCEO DE ECUACIONES QUIMICAS:

Las ecuaciones químicas permiten conocer cuáles son las

sustancias que se combinan para formar productos, esto quiere decir las

que se forman. La representación de una ecuación es por medio de la

ecuación química, la cual esta constituida por reactivos y productos

separados por una flecha. En la ecuación química el número de reactivos

que se obtiene debe de ser la misma cantidad que de productos.

Balancear una ecuación es buscar que el número de átomos en el

primer miembro con los del segundo se obtenga una igualdad por lo que

es importante el uso de coeficientes, pero nunca se deberá alterar los

subíndices.

BALANCEO DE ECUACIONES QUIMICAS POR EL METODO DE

TANTEO: Para el balanceo de ecuaciones por el método de tanteo

es importante conocer la Ley de la conservación de la masa que se

enuncia del siguiente modo:

En una reacción química, la suma de las masa de las sustancias

reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos de la

reacción.

Para igualar ecuaciones por este método han de compararse uno a

uno los distintos elementos que figuran en la reacción. Si un elemento

cualquiera, X, figura, por ejemplo, en el primer miembro con el subíndice 2

y en el segundo con 1, entonces, en principio, se ha de colocar el

coeficiente 2 a la izquierda de la fórmula de segundo miembro que

contiene el elemento X. Tal proceder se sigue sistemáticamente con los

restantes elementos lo que obliga a veces a modificar alguno de los

coeficientes ya escritos.

Igualase, por ejemplo, la reacción:

H2 + O2 H2O

El hidrogeno ya está igualado, para ajustar el oxigeno es necesario

colocar el coeficiente 2 a la molécula de H2O.

H2 + O2 2H2O

El balance, puesto que el coeficiente 2 afecta tanto al H como al O

del agua, se deberá añadir el coeficiente 2 al H2 del primer miembro.

2H2 + O2 2H2O

Al establecer la misma cantidad de masa de los reactivos como en

los productos se dice que la ecuación esta balanceada.

BALANCEO DE ECUACIONES QUIMICAS POR EL METODO DE

OXIDO-REDUCCION: En el método de óxido reducción, también

conocido como Redox, intervienen dos fenómenos. La oxidación y

la reducción. La oxidación es la cesión de electrones por parte de

los átomos de un elemento y la reducción es la ganancia de

electrones.

Para el balanceo por este método es importante conocer el Numero

de oxidación este numero de un elemento representa su grado de

oxidación = número de electrones perdidos. Para utilizar este método se

siguen los siguientes pasos:

Hallar el número de oxidación de cada uno de los elementos

químicos que intervienen en la reacción.

Plantear las ecuaciones electrónicas correspondientes a los

elementos que se oxidan así como los que se reducen.

Igualar el número de electrones de las ecuaciones electrónicas

multiplicándolas después por factores adecuados.

Sumar miembro a miembro las ecuaciones que resultan.

Trasladar a la reacción inicial los coeficientes que aparecen en el

paso anterior.

Completar los coeficientes de la reacción original utilizando el

método de tanteo.

LABORATORIO

REACCIÓN EXPERIMENTAL 1: Se quemó un pedazo de alambre

de cobre y lo introducimos en un tubo de ensayo con ácido nítrico

concentrado, este empezó a botar burbujas y cambio a color verde,

además se empezó a calentar y después de unos minutos se reboso de

espuma. Fue una reacción algo violenta. Lo que genera numerosas

interrogantes como:

¿Qué tipo de reacción es?

¿De color es el gas que se desprende en la reacción y a que

producto se debe?

¿Qué otro cambio experimenta la reacción?.

A todas estas inquietudes podemos dar respuesta general de la

siguiente manera:

Respuesta: Al ácido nítrico concentrado es altamente oxidante,

reacciona violentamente en presencia de cualquier metal despidiendo

dióxido de nitrógeno (un vapor de color pardo y aroma a cloro, altamente

ácido), como resultado del experimento, el ácido oxidó el alambre de

cobre (le quitó electrones) y lo transformó en una sal de color azul (la

solución verdosa que se aprecio se debe a la combinación de esta sal en

agua y la presencia de trazas (restos) del vapor de dióxido de nitrógeno.

La reacción completa y balanceada es esta:

Cu + 4 HNO3 --------------- Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O

La reacción es exotérmica (despide calor), por cierto el

quemar el alambre de cobre es para eliminar la capa de barniz

aislante que le ponen.

REACCIÓN EXPERIMENTAL 2: Si hace reaccionar oxido de

calcio con agua: ¿Cuál es la ecuación de la reacción?

Respuesta: La cal reacciona con el agua, desprendiendo mucho

calor. En este caso se usaron 15540 gramos de cal. El producto de la

reacción es el hidróxido cálcico, Ca(OH)2, y se llama cal apagada.

CaO + H2O → Ca(OH)2 + 15540 cal.

En cualquier reacción se libera energía. Ahora los 15540 cal

significa que se liberó esa cantidad de energía en forma de calor ya que

es una reacción exotérmica (libera calor).

REACCION EXPERIMENTAL 3: .En la reacción del Cinc con ácido

clorhídrico que gas se desprende en la reacción. Escriba la ecuación:

Respuesta: se desprende hidrógeno y una sal de zinc (cloruro de

zinc).

2HCl + Zn ----------------> ZnCl2 + H2

Nota: Por otra parte a continuación se mostraran algunos ejemplos

de otras reacciones químicas, que harán la función de reemplazar de

manera experimental algunas citadas reacciones en el laboratorio.

PRECIPITADO DE CLORURO DE PLATA

Este precipitado se obtiene a partir de nitrato de plata y cloruro de

sodio, ambos en disolución acuosa. El cloruro de sodio en disolución

acuosa se añade a la disolución de nitrato de plata. Observamos ahora la

formación de un precipitado blanco de cloruro de plata.

Este espeso precipitado se vuelve más grueso y desciende hasta el

fondo del tubo de ensayo a medida que se añade más cantidad de cloruro

de sodio acuoso a la disolución de nitrato de plata.

El nitrato de plata se utiliza para determinar que tanto cloro tiene el

agua para que esta última ser consumida por la gente. Esta sal aparte del

análisis de los cloruros, tiene diversos usos aparte como cauterizar

heridas, callos de las manos, detección de azucares reductores formando

el espejo de plata, etc.

FENOLFTALEÍNA, INDICADOR DE ACIDOS Y BASES

A una solución de hidróxido de sodio (sosa caustica) se le vierte un

poco de fenolftaleína con alcohol, el líquido se torna de un color rojizo-

violeta indicando que el hidróxido de sodio es una base. Al líquido de la

reacción anterior se le agrega una solución de ácido clorhídrico y

observamos como poco a poco el líquido se destiñe. La fenolftaleína no

se tiñe de ningún color ante un ácido.

Los ácidos y bases son dos tipos de sustancias que de una manera

sencilla se pueden caracterizar por las propiedades que manifiestan. Los

químicos usan el pH para indicar de forma precisa la acidez o basicidad

de una sustancia. Normalmente oscila entre los valores de 0 (más ácido)

y 14 (más básico).

Los indicadores son colorantes orgánicos, que cambian de color

según estén en presencia de una sustancia ácida, o básica. 

Fenolftaleína, de fórmula C20H14O4, es un compuesto químico que

cuando se utiliza como indicador para la determinación cualitativa y

cuantitativa del pH en las volumetrías de neutralización se prepara

disuelta en alcohol al 70%.El cambio de color de este indicador está

acompañado de un cambio de su estructura; su color en medio básico

es rojo-violeta y en medio ácido es incoloro.

LA LLUVIA DE ORO

Cuando se mezcla una disolución de yoduro de potasio con una

disolución de nitrato de plomo (II), se forma un precipitado de yoduro de

plomo (II), de color amarillo intenso.

También se forma nitrato de potasio pero es soluble y permanece

en disolución. El yoduro de plomo (II) es un compuesto mucho más

soluble en caliente que en frío. Si el recipiente donde se ha dado la

reacción anterior se calienta, el precipitado se disuelve y, al enfriarse de

nuevo, se forma un precipitado en forma de escamas brillantes,

denominado “lluvia de oro”. 

El yoduro de plomo (II) obtenido mediante una reacción química

(sólido muy insoluble de color amarillo, cuya en agua aumenta al

aumentar la temperatura) es una sustancia amorfa, mientras que el

obtenido por enfriamiento de una disolución consta de pequeños cristales

que parecen oro. Los dos precipitados son, en realidad, la misma

molécula. Este fenómeno se conoce como alotropía y cada una de las

formas diferentes de presentarse un elemento o un compuesto se

denomina “estado alotrópico”.

BOMBA DE HUMO CON NITRATO DE POTASIO Y AZÚCAR

Es una reacción de oxidación-reducción, o una combustión. Los

nitratos son considerados agentes oxidantes fuertes, ya que son fuentes

de oxígeno, mientras que la sacarosa o azúcar común actúa como medio

combustible y por ello entendemos la reacción de los nitratos para formar

oxígeno, y la reacción del azúcar con el oxígeno, podemos representar la

reacción de nitratos con los azúcares. Pensamos en el nitrato como

fuente de oxígeno para el alma de la reacción con el nitrato. 

Esta es la reacción que se encuentra comúnmente en luces de

bengala, una combinación de nitrato de potasio, azúcar y limaduras de

metal. La reacción de azúcar y nitrato hace calor, y el calor excita las

limaduras de metal, haciendo que se oxide y emiten luz. También es la

reacción principal de combustible para cohetes de azúcar. Una mezcla de

azúcar y nitrato de potasio es un buen combustible para cohetes, ya que

representa la reacción de los sólidos (nitrato y azúcar) para formar gases

(dióxido de carbono y agua). La expansión crea empuje que se utiliza

para alimentar el cohete.

UNA REACCIÓN QUE ENFRÍA (ENDOTÉRMICA)

Mezcla realizada entre cloruro de amonio e hidróxido de bario,

abajo del recipiente se añadió un poco de agua

Al igual que en las reacciones exotérmicas se pueden usar los

procesos fisicoquímicos que absorben calor (endotérmicas) para disminuir

la temperatura del medio que las rodea, así se puede aprovechar por

ejemplo el calor que absorbe el cloruro de Amonio (NH4Cl) al mezclarse

con hidróxido de bario [Ba(OH)2]. 

En la reacción que nos ocupa, el gran incremento de entropía está

relacionado con el incremento en el número de partículas presentes y con

sus estados físicos, ya que a partir de dos sólidos se obtiene un sólido

más amoniaco acuoso y agua, y hasta desprendimiento de gas, por

consiguiente, aumenta considerablemente la entropía y el desorden. 

Se hace uso de esta reacción para tener frío instantáneo;

experimentalmente si se mezcla NH4Cl con Ba (OH)2 que se encuentra a

temperatura ambiente (» 20 ºC), la temperatura del agua disminuye

hasta -9ºC, permitiendo un tiempo de acción que dura aproximadamente

media hora. En el caso del experimento que muestro, se vierte un poco de

agua debajo del recipiente donde se mezclan los compuestos. La

temperatura que alcanza la reacción es suficiente para congelar el agua

que esta abajo.

OBTENCIÓN DE OXÍGENO PURO AL PERMANGANATO DE POTASIO

Como se observa, el permanganato de potasio al entrar en

contacto con el agua oxigenada produce una reacción exotérmica y un

intenso burbujeo de gas, que es oxígeno puro. El permanganato de

potasio (KMnO4), es quizás el agente oxidante más comúnmente utilizado

en el análisis volumétrico. Es un agente oxidante muy poderoso, de fácil

disponibilidad y bajo costo. 

En solución ácida, el H2O2 reduce el KMnO4 y se produce

oxígeno, es evidente que la reacción señalada es de óxido-reducción. 

Por lo general esta reacción se utiliza para determinar el porcentaje de

peróxido de hidrógeno en una solución comercial de la misma mediante la

valoración del permanganato de potasio.

El color púrpura intenso del ión permanganato es suficiente para

señalar el punto final, lo cual elimina la necesidad de usar indicadores.

Junto a estas ventajas, surgen algunas limitaciones en el uso del KMnO4

debido a su estabilidad limitada, su tendencia a oxidar el ión cloruro y a la

multiplicidad de posibles reacciones que puedan producirse.

REACCIÓN LUMÍNICA DEL MAGNESIO

Al someter una cinta de magnesio a un proceso de combustión, en

cuestión de segundos se obtendrá el óxido, además de que la cinta de Mg

se prendera con una llama muy luminosa si se la acerca a una llama y se

ira consumiendo formando un residuo blanco del óxido.

El residuo blanco se llama oxido de magnesio. Antiguamente el

magnesio se usaba de esta manera en las cámaras antiguas para crear el

"flash". El oxígeno del aire puede reaccionar con el magnesio si se le

proporciona la energía de activación adecuada, que se la proporcionamos

con el calor de llama. La causa del color característico blanco del

magnesio se debe a que es su color espectro, lo cual otros metales

alcalinos y alcalinotérreos tienen el suyo.

POS-LABORATORIO

En nuestra vida cotidiana presenciamos una serie de cambios y

procesos que nos demuestran la importancia de la química. Materiales

como la crema dental, los jabones han sido elaborados mediante

procesos químicos.

La comida que ingerimos ha sido elaborada por cambios que se

continúan a través de nuestro organismo. La tinta del bolígrafo es

producto de un proceso especial de elaboración. El forro de los libros, las

pinturas, la tiza, los abonos, los fertilizantes, entre otros, son materiales

indispensables para la humanidad en esta época de avances notables y

constantes.

Para obtener todos estos materiales, el hombre tuvo que realizar

muchas investigaciones. El químico se preocupa por descubrir las

propiedades características que le permitan hallar la diferencia entre unas

sustancias y otras; separar los componentes que forman los cuerpos;

investigar procesos de transformación de las sustancias con el fin de

obtener materiales más útiles al hombre; hallar la estructura de la materia

con lo cual puede explicarse su comportamiento y propiedades.

El desarrollo de los procesos químicos industriales ha sido uno de

los factores que más han influido en el crecimiento económico de las

últimas décadas. Sin embargo, el proceso no está exento de riesgos. La

fabricación de productos químicos agresivos para el ser humano y el

medio en que vive, utilizados como paso intermedio en la obtención de

objetos de consumo, obliga a extremar las precauciones y a exigir fuertes

controles y una gran responsabilidad a quienes fabrican y manipulan esas

sustancias.

La preparación industrial de un producto suele ser muy diferente

(en cuanto a los procesos utilizados) a la obtención de dicho producto en

un laboratorio, pues en éste último se suelen utilizar métodos más

sencillos, pero menos eficaces. En un principio las operaciones de la

industria química tan sólo diferían de las de los laboratorios en pequeñas

modificaciones o aumentos del tamaño de los aparatos y máquinas

utilizadas.

En la actualidad cualquier proceso químico tiene que seguir una

serie de pasos obligados (que asegurarán el perfeccionamiento de dicho

proceso) antes de convertirse en proceso industrial (además, no se

desarrollará a gran escala hasta que se haya demostrado su rentabilidad).

En primer lugar es necesario un estudio detallado en un laboratorio

de la viabilidad de las reacciones, estos estudios previos a la utilización

de una reacción con fines industriales son esenciales y tienen como

objetivo el conocimiento de las condiciones óptimas en las que se debería

llevar a cabo una reacción de forma que se obtenga el máximo

rendimiento posible en el menor tiempo; tras estos primeros estudios se

harán ensayos en plantas o instalaciones piloto, momento en el cual

habrá que enfrentarse con los problemas prácticos que se plantean en las

industrias; una vez hecho todo esto, el proceso de producción se llevará a

cabo en la planta industrial.

Dicha transición desde el laboratorio hasta la fábrica reúne en un

único proceso (línea de producción) las operaciones que en el laboratorio

se hacían de forma individual, tales como trituración y molienda de

materias sólidas, transporte de fluidos, destilación, filtración,

sedimentación, cristalización. También cabe destacar que, con frecuencia,

en los procesos industriales es muy común el uso de catalizadores que

aumenten la velocidad de reacción (un 70% de los procesos químicos

industriales tienen al menos una etapa en la que es necesaria la

presencia de un catalizador).

Cuando el proceso de producción de algún producto llega a ser

utilizado en una planta industrial, tratándose de un proceso continuo, los

reactivos se introducirían en una terminal de la planta y el producto saldría

por la otra terminal listo para la comercialización o para el siguiente paso;

sin embargo, rara vez ocurre eso, puesto que con el tiempo los

catalizadores pierden su eficacia y necesitan ser sustituidos y, además,

en muchos casos se forman productos secundarios y es necesaria una

purificación.

En el cálculo de un proceso químico hay que tener en cuenta tres

tipos de problemas: los problemas de proceso, en los que se incluyen los

balances de materia (en los que se estudian cuantitativamente las

materias que entran y las que salen del proceso), los balances de energía

(que proporcionarán las bases para establecer la economía global del

proceso) y el establecimiento de las misiones que han de cumplir las

diferentes partes de la instalación; las operaciones básicas, habrá que

determinar las características específicas de las instalaciones necesarias

para cumplir su función; los problemas de cálculo de planta, que incluyen

la selección de aparatos y materiales y la integración de los diferentes

medios dentro de un plan coordinado.

En las plantas industriales se utilizan reactores de reacción, que

pueden ser muy diferentes en función de sus dimensiones y

características: desde los de plantas pequeñas en las que se fabrican

productos a escala de algunas decenas de toneladas por año hasta los de

grandes plantas donde se producen productos de gran demanda a gran

escala (del orden de 600.000 toneladas/año) y mediante un proceso

continuo en el que impera la automatización.

Son muchos los procesos de gran importancia y repercusión en

cuanto a los productos que se obtendrán a partir de ellos, pues hoy en día

existe una gran infinidad de objetos fabricados artificialmente que, en

menor o mayor medida, acaban siendo necesarios para la vida diaria con

una mínima calidad de vida. Sin embargo, a continuación se describirá

ejemplo muy claro como lo es la obtención del papel.

PAPEL: Para la fabricación de papel se utiliza como materia prima

la madera (compuesto de celulosa y lignina). En primer lugar se ha de

disponer de la madera en forma de astillas, las cuales se ponen a remojo

en una disolución de hidrogenosulfito cálcico, que servirá para disolver los

materiales no celulósicos; las fibras de celulosa que queden se golpean

mecánicamente hasta ser reducidas a un tamaño muy pequeño, entonces

se mezclan con arcilla de porcelana, sulfato de aluminio y otros

materiales.

Dicha mezcla se vierte como una suspensión muy diluida sobre

una cita de transporte de tela metálica, donde el agua se escurrirá

rápidamente (proceso que se mejora con rodillos y cilindros calentados

con vapor), aunque tras este proceso el papel aún contiene algo de agua

(sobre un 8%) para evitar el que sea demasiado duro y quebradizo. De

esta cinta se obtiene el papel tal y como es utilizado.

Sin más nada que decir hemos observado y entendido la gran

importancia que tienen las reacciones químicas en nuestro día a día.