-En fin, os pongo al día sobre la definición de reacción química:
-Una reacción química es el proceso en el que, mediante reorganización de enlaces y átomos, una o más sustancias iniciales se transforman en otras distintas.
Por ejemplo:
AgNO3 + HCl ----> AgCl + HNO3
Pronto sabréis interpretar correctamente una ecuación química (la reacción que acabo de escribir).
Antes de ponernos a realizar ecuaciones químicas, debemos saber las leyes ponderales, una serie de leyes que son fundamentales para continuar con el tema.
1-Ley de Lavoisier o de la conservación de la masa.
"La masa total de un sistema permanece invariable, cualquiera que sea la transformación que tenga lugar en él."
2 H2 + O2 --->2 H2O
4g + 32g--> 36 g
2-Ley de Proust o de las proporciones definidas.
"Cuando dos o más elementos se combinan para formar el mismo compuesto, lo hacen siempre en proporciones de masas definidas y constantes."
2 H2 + O2 ---> 2 H2O ↔ H2 + 1/2 O2 ----> H2O
4g + 32g---> 36g ---->/2--> 2g + 16g ------> 18 g
Leyes volumétricas
3-Ley de Gay-Lussac para los volúmenes de los gases.
"Cuando los gases se combinan entre sí para formar nuevos compuestos gaseosos, sus volúmenes respectivos guardan una proporción de números enteros sencillos, siempre y cuando estén medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura."
3.1-Hipótesis de Avogadro.
"Volúmenes iguales de gases diferentes sometidos a las mismas condiciones de presión y temperatura contienen un número idéntico de moléculas."
Hasta aquí las principales leyes de las reacciones químicas. A continuación, explico lo que es el volumen molar, y ya empezamos con las reacciones:
-Volumen molar: Es el volumen que ocupa un mol de cualquier gas en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 0ºC).
-El volumen molar medio de todos los gases es de 22,4 L.
Ok. Ahora ya sí que empezamos con ecuaciones químicas.
Una ecuación química es una expresión que representa una reacción química cualquiera. Existen dos partes bien diferenciadas:
-Reactivos: Son las sustancias que van a reaccionar.
-Productos: Sustancias nuevas obtenidas a partir de los reactivos.
La representación sería así:
Reactivos -----> Productos
A + B ----> C + D
Ahora bien, las ecuaciones químicas nunca se nos darán de manera perfecta. Quiero decir que siempre habrá algún átomo de más en dichas ecuaciones, por lo que tendremos que saber ajustar.
-Ajustar, digamos que es hacer que la reacción esté equilibrada.
-La manera más sencilla de ajustar una ecuación química es poner coeficientes al lado izquierdo del átomo o molécula que se quiere ajustar. También se suelen emplear fracciones, e incluso letras (este de momento no os le digo).
-Por coeficientes:
N2 + 3 H2 --->2 NH3
-Por fracción:
Mg + 1/2 O2 ----> MgO
Ah, casi se me olvidaba. La mayoría de los elementos se presentan como monoatómicos. Sin embargo, existen 7 elementos que siempre están en forma diatómica. Son: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2 y I2. Tenéis dos elementos diatómicos en la reacción de "por coeficientes".
Ejercicio: Ajusta la siguiente ecuación química:
C3H8 + O2 -----> CO2 + H2O
Pista: Observa en que parte de la reacción faltan átomos.
*Por cierto, otra cosa. Siempre que escribáis una reacción, procurad poner el estado de agregación de la sustancia al lado derecho de cada una:
(s): sólido.
(l): líquido.
(g): gaseoso.
(ac o aq): acuoso.
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*Antes de nada, os explico lo que es el mol.
Mol: Es la cantidad de sustancia que contiene 6,022 * 10^23 entidades elementales como tantos átomos hay en 0,012 kg (12 g ) del isótopo de carbono-12 (¹²C).
Por ejemplo, un mol de cloro son 35,5 g. Eso nos quiere decir que en un mol de cloro (35,5 g) hay 6,022 * 10^23 átomos.
Os doy una fórmula que os va a venir bien para hallar moles:
n (mol)= m( kg o g)/ M (kg o g/mol)
donde M es la masa molar (masa de un mol de átomos, moléculas, iones, etc).
Estequiometría.
Estudia las proporciones en las que se combinan las sustancias en una reacción.
Aunque no lo parezca, gracias a una ecuación química podemos determinar la cantidad de un reactivo que queremos que reaccione con otro. Para realizar este proceso, es conveniente seguir los siguientes puntos:
1-Escribimos la ecuación química ajustada.
2-Establecemos la estequiometría ( en mol).
3-Indicamos la cantidad que se conoce de cada sustancia y hallamos la cantidad que no tenemos (las masas atómicas y moleculares os pueden ayudar).
4-Establecemos la proporción resultante y la resolvemos.
Ejemplo: Determina la cantidad (en g) obtenida de CaO a partir de 500g de CaCO3:
CaCO3 -----> CaO + CO2
1 mol -----> 1 mol + 1 mol
100 g ----> 56 g + 44 g
1ª Forma:
1º Paso: Pasamos los gramos a moles:
n=500 g CaCO3/100 g/mol =5 mol CaCO3
2º Paso: Hallamos mol CaO:
1º Paso: Pasamos los gramos a moles:
n=500 g CaCO3/100 g/mol =5 mol CaCO3
2º Paso: Hallamos mol CaO:
Si con 1 mol CaCO3 obtenemos 1 mol CaO;
Con 5 mol CaCO3 obtenemos x mol CaO; ----> x=5 mol CaO
3º Paso: Hallamos g CaO:
1 mol/56g=5 mol/x g------> x=280 g CaO
2ª Forma:
Hallamos directamente los g de CaO:
100 g CaCO3 ------> 56 g CaO
500 g CaCO3 ------> x g CaO-----> x=280 g CaO
Una vez acabada la estequiometría, damos paso a los tipos de reacciones:
1. Reacciones exotérmicas: Reacciones en la que se desprende energía.
H2 + 1/2 O2 ---> H2O --------> Calor de reacción: -241,8 kJ/mol
2.Reacciones endotérmicas: Reacciones en la que se absorbe energía.
CaCO3 (s) -----> CaO (s) + CO2 (g) ----> Calor de reacción: +178 kJ/mol
Las ecuaciones químicas que se expresan así se denominan ecuaciones termoquímicas.
3. Reacciones de combinación o síntesis: Es aquella en la que dos sustancias en su estado natural (no iones) reaccionan para dar una única sustancia nueva.
H2 + I2 ----> 2 HI
Hidrógeno + yodo ----> Yoduro de hidrógeno
4. Reacciones de descomposición: Se trata de reacciones químicas en la que una sustancia se separa en dos o más sustancias menos complejas, generalmente a causa de la acción del calor, luz o electricidad.
CaCO3 ------> CaO + CO2
Carbonato de calcio -----> Óxido de calcio + dióxido de carbono
KClO3 ----> KCl + O2
Clorato de potasio ----> Cloruro de potasio + oxígeno
Ciclo del ozono (O3)
1- O2 + radiación UV --> O + O
2- O2 + O ----> O3
3- O3 + radiación UV --> O2 + O
4- O3 + O --> O2 + O2
Destrucción de la capa de ozono por descomposición del CFC
1- CFC (3 átomos de Cl) + radiación UV --> CFC (2 átomos de Cl) + Cl
2- Cl + O3 ----> Cl2O + O2
5-Reacciones de sustitución o desplazamienzo: Aquí, un elemento un compuesto es desplazado por otro. También es aquella en que dos elementos de distintos compuestos se deplazan mutuamente de ambos compuestos. Las reacciones de precipitación estarían incluidd dentro de este tipo.
CuSO4 (ac) + Fe (s) ---> FeSO4 (ac) + Cu (s)
Sulfato de cobre + hierro ---> Sulfato de hierro + cobre
Esta ecuación química tiene un componente orgánico.↓
CH3 - CHCl - CH3 + AgOH --> CH3 - CHOH - CH3 + AgCl
2-cloropopano + hidróxido argéntico ---> 2-propanol + cloruro de plata
6-Reacciones ácido-base. Según Svante Arrhenius.
Ya escribí un apartado sobre este tipo de reacciones, por lo que voy a decir lo fundamental con ejemplos:
-Ácido: Toda sustancia que, en disolución acuosa, se disocia dando iones hidrógeno, H+.
-Base: Toda sustancia que, en disolución acuosa, se disocia dando iones hidróxido, OH-.
Ecuacìón química ácida:
HCl (ac)---> H+(ac) + Cl-(ac)
Ácido clorhídrico ---> Ión hidrógeno + ión cloruro
HBr ----> H+ + Br-
Ácido bromhídrico ---> Ión hidrógeno + ión bromuro
Ecuación química básica:
NaOH ---> Na+ + OH-
Hidróxido sódico ---> Ión sodio + ión hidróxido
Mg(OH)2 -----> Mg2+ + 2 OH-
Hidróxido de magnesio ----> Ión magnesio + iones hidróxido.
Escala de pH ---> Consultar "Apartado I: pH".
7-Reacciones de neutralización: Aquellas en la que un ácido reacciona con una base para formar sal y agua.
HCl + NaOH ---> NaCl + H2O
Ácido clorhídrico + hidróxido sódico ---> Cloruro de sodio + agua
HCOOH + KOH ----> HCOOK + H2O
Ácido metanoico + hidróxido potásico -->sal orgánica + agua
Aquí os dejo unos ejercicios de reacciones de neutralización:
1) Completa la siguiente reacción de neutralización:
HNO3 + NaOH ----->
2) Escribe las reacciones de neutralización en la que se pueda obtener:
a) Nitrato de potasio. (KNO3)
b) Cloruro de estaño. (SnCl2)
8. Reacciones de oxidación y reducción, también llamadas "redox".
-Reacción de oxidación: Cualquier proceso en el que un elemento o un compuesto gana oxígeno.
-Reacción de reducción: Cualquier proceso en el que un compuesto pierde oxígeno.
Ecuación química de oxidación:
2 Fe (s) + O2 (g) ---> 2 FeO (s)
Hierro + oxígeno ---> Óxido ferroso
Ecuación química redox:
CuO (s) + H2 (g) ---> Cu (s) + H2O (g)
Óxido de cúprico + hidrógeno ---> Cobre + agua
¿Qué ha sucedido?
Al reaccionar el óxido de cobre con el hidrógeno, este óxido ha cedido el átomo de oxígeno al hidrógeno, con lo que se ha reducido. El hidrógeno, al ganar dicho átomo, se ha oxidado.
9-Reacciones de combustión: Son reacciones de oxidación rápidas en las que se desprende calor y luz. En una ecuación química, desprende CO2 + H2O SIEMPRE.
CH4(g) + 2 O2 (g) ---> CO2 (g) + 2 H2O (g)
Metano + oxígeno ---> Dióxido de carbono + agua
C6H12O6 (ac) + 6 O2 (g) -----> 6 CO2 (g) + 6 H2O (g)
Glucosa + oxígeno ---> Dióxido de carbono + agua
Hasta aquí todos los tipos de reacciones existentes. Si alguien quiere que le ayude con alguna ecuación química difícil o si queréis que ponga más ejemplos de ecuaciones químicas, decídmelo. A continuación, voy a describir un poco lo que son las ecuaciones o interacciones radiactivas (nucleares)y pondré unos pocos ejemplos.
Radiactividad: Es el fenómeno por el cual los núcleos de los átomos de ciertos elementos son capaces de emitir, de manera espontánea, radiaciones que les hacen transformarse en otros elementos.
Las sustancias radiactivas pueden llegar a emitir 3 tipos de radiaciones:
-Radiación alfa o partículas alfa: Son partículas constituidas por dos protones y dos neutrones, es decir, son núcleos de átomos de helio, [4,2]He, donde 4 es el número másico y 2 el número atómico. Si habéis leído el "Apartado II: Tabla Periódica de los Elementos", sabréis de lo que hablo. Si un núcleo radiactivo emite partículas alfa, estas se transforman en partículas con características similares al núcleo del He.
Representación mediante la ecuación nuclear:
[A,Z]X --->[A-4, Z-2]Y + [4,2]He
Ejemplo:
[210,84]Po---->[206,82]Pb + [4,2]He
Polonio-210----> Plomo-206 + Helio-4
[238,92]U--->[234,90]Th + [4,2]He
Uranio-238--->Torio-234 + Helio-4
-Radiación beta o partículas beta: Son electrones muy rápidos [0,-1]e. Las partículas beta surgen de la desintegración de un neutrón en un protón y un electrón.
[1,0]n----->[1,1]p + [0,-1]e
Si un núcleo radiactivo emite una partícula beta, su número másico permanece igual, pero el número atómico aumenta una unidad.
Representación de la ecuación nuclear:
[A,Z]X -----> [A,Z+1]Y + [0,-1]e
Ejemplo:
[210,83]Bi ----> [210, 84]Po + [0,-1]e
Bismuto-210----> Polonio-210 + radiación beta
Radiación gamma: Radiación de alta energía que forma parte del espectro electromagnético.
Si un núcleo radiactivo emite radiación gamma, no se ven afectados ni el número másico ni el número atómico.
-Para analizar un isótopo radiactivo es imprescindible conocer su vida media, o tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos existentes respecto a una muestra de un isótopo radiactivo.
Ej: La vida media del carbono-14 es de 5.730 años.
Hasta aquí el "Apartado III: Reacciones químicas y ecuaciones radiactivas o nucleares". Espero que hayáis disfrutado bastante con esta entrada, porque para mí, química, junto con biología y puede ser matemáticas, es una de mis asignaturas preferidas. Espero que las ecuaciones radiactivas os hayan resultado fáciles, porque son sencillísimas de realizar. Seguiré publicando más entradas de química :).
