Índice reacciones quÍmicas nela Álamos colegio alcaste

ÍNDICE

REACCIONES REACCIONES QUÍMICASQUÍMICASREACCIONREACCION

ES ES QUÍMICASQUÍMICAS

Nela ÁlamosColegio Alcaste

ÍNDICE

Transformaciones físicas y químicas

Reacción química

Tipos de reacciones químicas

Ecuación química

Vídeos Ejercicios

Teoría de las reacciones químicas

Velocidad de las reacciones químicas

Energía de las reacciones químicas

Carácter cuantitativo de las reacciones químicas

REACCIONES QUÍMICASREACCIONES QUÍMICAS

Apéndice: Materiales premiados CNICE páginas Web “Reacciones Químicas”

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Cuando se vierte nitrógeno líquido, este hierve vivamente al adquirir la temperatura ambiente.

Procesos o cambios físicosProcesos o cambios físicos Procesos o cambios químicos.Procesos o cambios químicos.Reacciones químicasReacciones químicas

En la naturaleza se producen gran variedad de cambios, como la dilatación de un metal, los cambios de estado del agua, la oxidación de algunos metales, el movimiento de los coches, ...

Las sustancias mantienen su naturaleza y sus propiedades esenciales, es decir, siguen siendo las mismas sustancias.

Las sustancias cambian su naturaleza, se transforman en otras distintas, que tienen propiedades diferentes.

La sacarosa (azúcar de mesa) reacciona con clorato de potasio formando nuevas sustancias, como esta extraña masa de carbono.

La ceniza que se crea en la hoguera es una sustancia distinta a la madera.

El balón de fútbol en movimiento sigue siendo un balón. La herrumbre que se forma en

la viga es una sustancia distinta al hierro.

En la fotosíntesis, las plantas producen oxígeno y nutrientes a partir de dióxido de carbono y agua.

Ebullición de nitrógeno

La mantequilla, al derretirse, sigue siendo

mantequilla.

La botella rota sigue siendo de vidrio.

Reacción entre la sacarosa y el clorato potásico

Procesos Físicos y QuímicosProcesos Físicos y Químicos

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Reacciones QuímicasReacciones QuímicasLas reacciones químicas son cambios químicos, en ellas unas sustancias desaparecen y se transforman en otras distintas.

A los componentes que entran en reacción se les llama reactivos y a los obtenidos productos.

Por ejemplo, al arder metano (CH4) con oxígeno (O2) se forma dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) , sustancias distintas a las anteriores.

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Ecuaciones QuímicasEcuaciones QuímicasUna ecuación química es la representación escrita y abreviada de una reacción química.

A la izquierda se escriben las fórmulas de los reactivos (sustancias reaccionantes)

A la derecha se escriben las fórmulas de los productos (sustancias resultantes)

Separadas por una flecha.

También pueden contener información sobre el estado físico de las sustancias y sobre las condiciones de la reacción.

Ejemplo: Descomposición carbonato de calcio

CaCO3

CaO + CO2

Δ(s) (g

)(s)

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Ecuaciones QuímicasEcuaciones QuímicasLas ecuaciones tienen que estar ajustadas (igualadas, balanceadas), es decir, tiene que haber el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se utilizan entonces, coeficientes estequiométricos, que son números que se colocan delante de las fórmulas de reactivos y productos.

3 2 3CH3CH2OH + O2 CO2 + H2O

Ejemplo: Combustión de etanol

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152

6 7C6H14O4 + O2 → CO2 + H2O

6

2. Ajustar H.

2 C6H14O4 + 15 O2 → 12 CO2 + 14 H2O

4. Multiplicar por dos

3. Ajustar O.

Comprobar todos los elementos.

Ecuación Química:

1. Ajustar C.

6 7

Ejemplo: Combustión de trietilenglicol

Ecuaciones QuímicasEcuaciones Químicas

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Al + HCl → AlCl3 + H2

Ecuación química

Ajuste de la ecuación

2 6 2 3

Ejemplo: Reacción del aluminio con ácido clorhídrico

Ejemplo: Combustión pentano

Ejemplo: Reacción de monóxido de nitrógeno con oxígeno

Ecuaciones QuímicasEcuaciones Químicas

ÍNDICETeoría de las Reacciones Teoría de las Reacciones QuímicasQuímicas

Teoría de las colisiones. Estado de Teoría de las colisiones. Estado de transicióntransiciónUna reacción química supone la ruptura de ciertos

enlaces de las moléculas de reactivos y la formación de otros nuevos, para dar lugar a las moléculas de productos.

Cuando se introduce un trozo de sodio caliente en el interior de un frasco que contiene gas cloro, se produce una violenta reacción en la que se forma una sustancia nueva, el cloruro de sodio.

Esta reacción se puede expresar así:

Ejemplo: Formación de cloruro de sodio

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2 Na + Cl2 2 Na Cl

ÍNDICE Teoría de las Reacciones Teoría de las Reacciones QuímicasQuímicas

Teoría de las colisiones. Estado de Teoría de las colisiones. Estado de transicióntransiciónTodas las reacciones químicas pasan por un estado de transición de

máxima energía, denominado complejo activado (complejo de transición) que es un agregado constituido por las moléculas reaccionantes y en el que algunos de los enlaces primitivos se han relajado (o incluso roto) y se han empezado a formar nuevos enlaces. Es un estado intermedio, de transición, en una reacción química que posee gran energía, tiene acumulada toda la energía cinética de las moléculas reaccionantes y por ello es muy inestable y se descompone inmediatamente originando los productos de reacción.

Ejemplo: Formación de cloruro de hidrógeno


Teoría de las colisiones. Estado de Teoría de las colisiones. Estado de transicióntransición

Ejemplo: CO + NO2 →CO2 + NO

ÍNDICETeoría de las Reacciones Teoría de las Reacciones

QuímicasQuímicasTeoría de las colisiones. Estado de Teoría de las colisiones. Estado de

transicióntransiciónPara que se forme el complejo activado, es necesario que las moléculas choquen.Pero puede ocurrir que dos moléculas choquen entre sí y no se produzca reacción alguna, entonces se dice que el choque no es eficaz o efectivo.

Para que un choque entre moléculas sea eficaz o efectivo es necesario que cumpla dos condiciones:

Que las moléculas tengan energía cinética suficiente para romper o debilitar adecuadamente sus enlaces, es decir, para poder formar el complejo activado. Estas moléculas se llaman activadas. La energía cinética de las moléculas, aumenta al hacerlo la temperatura.

Se denomina energía de activación a la energía que necesitan los reactivos para que puedan formar el complejo activado, es decir para que la reacción se produzca. Es la diferencia entre la energía del complejo activado y la suma de las entalpías de los reactivos.

Que las moléculas al chocar lo hagan con la orientación adecuada para que se puedan romper los enlaces moleculares.

Cuando se cumplen estas condiciones se verifica la reacción entre las moléculas.

Simulador choques



Choque eficaz. Las moléculas chocan con la orientación adecuada

Choque no eficaz. Las moléculas, al chocar, no tienen la orientación adecuada

ÍNDICE Velocidad de las Velocidad de las Reacciones QuímicasReacciones QuímicasLa velocidad de una reacción es la cantidad de sustancia formada o

transformada por unidad de tiempoNo todas las reacciones transcurren con la misma velocidad. Algunas reacciones químicas se producen de forma casi instantánea y otras trascurren lentamente.

Por ejemplo, las explosiones y detonaciones son tan rápidas que resulta muy difícil medir su velocidad, sin embargo, el cemento necesita varios días para fraguar, es decir, para endurecer, es una reacción lenta.

La velocidad de una reacción depende de:La velocidad de una reacción depende de:

La energía de activación de la reacción: si la energía de activación es alta la reacción será lenta y si es baja la reacción será rápida.

El número de choques eficaces entre las partículas que reaccionan (átomos, moléculas o iones): cuanto mayor sea el número de choques eficaces mayor será la velocidad de reacción.

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Los factores que determinan la velocidad de reacción son:Los factores que determinan la velocidad de reacción son:

La naturaleza de los reactivos: determina cuál será la energía de activación de cada reacción.

La concentración de los reactivos: la velocidad de una reacción aumenta con la concentración de los reactivos ya que aumenta el número de choques.Para aumentar la concentración de un gas es necesario aumentar su presión. Para aumentar la concentración de una disolución habrá que aumentar la cantidad de soluto.

El estado físico de los reactivos: las reacciones entre gases y entre sustancias en disolución serán las más rápidas, pues las partículas se muevan con mayor libertad y velocidad, produciéndose un mayor número de colisiones entre ellas. Las reacciones de los sólidos con líquidos o gases no son generalmente muy rápidas, pero si el sólido está triturado o pulverizado, aumenta la velocidad de reacción, porque al aumentar la superficie de contacto entre del sólido con el líquido o el gas, también aumenta el número de choques.

La temperatura: la velocidad de reacción aumenta con la temperatura. Al aumentar temperatura, aumenta la energía cinética de las partículas (aumenta la velocidad con que se mueven), con lo que la probabilidad de que se produzcan choques eficaces es mayor.

Los catalizadores: son sustancias distintas de los reactivos y productos que modifican la velocidad de una reacción, recuperándose íntegramente cuando la reacción finaliza.Los catalizadores hacen que la reacción transcurra por un camino diferente en que la energía de activación sea otra. Pueden disminuir la energía de activación, entonces la velocidad de la reacción aumenta, se llaman catalizadores positivos; o pueden aumentar la energía de activación, entonces la velocidad de la reacción disminuye, se llaman catalizadores negativos.

Velocidad de las Reacciones Velocidad de las Reacciones QuímicasQuímicas

ÍNDICE Energía en las Reacciones Energía en las Reacciones QuímicasQuímicasEn las reacciones químicas se producen transformaciones de energía, además de

materia.

La energía interna de una sustancia es la suma de todas las energías de esa sustancia, debida a las posiciones y los movimientos de las partículas subatómicas, de los átomos y de las moléculas que la constituyen, y a las uniones de los átomos.

En todas las reacciones químicas se produce una variación en la energía interna de las sustancias que intervienen. En el estado inicial los reactivos tienen una energía interna y en el estado final los productos tienen otra. La diferencia de energía entre ambos estados se absorbe (reacciones endoenergéticas) o se desprende en la reacción (reacciones exoenergéticas), Si el sistema químico disminuye su energía, la comunica al medio ambiente, y si la aumenta, es porque la ha absorbido de él.

Atendiendo al intercambio de energía en forma de calor con el exterior, las reacciones se clasifican en:

Exotérmicas: desprenden energía en forma de calor.Ejemplo: Combustión de metano CH4 + 2 O2 CO2 +2 H2O + 890 kJ La ecuación termoquímica indica que por cada mol de metano (16 g) quemado se liberan 890 kJ.

Endotérmicas: absorben energía en forma de calor.Ejemplo: Descomposición de óxido de mercurio 2 HgO + 181 kJ 2 Hg + O2

La ecuación termoquímica indica que por cada dos moles de óxido de mercurio que se descomponen se absorben del medio 181 kJ

ÍNDICE QQuuiimmiioolluummiinniisscceenncciiaaAlgunas reacciones químicas exoenergéticas emiten en energía en forma de radiación luminosa.

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ÍNDICE Energía en las Reacciones Energía en las Reacciones QuímicasQuímicas

Reacción endotérmica: Absorbe calor∑Hproductos > ∑Hreactivos

Reacción exotérmica: Desprende calor∑Hproductos < ∑Hreactivos

Se denomina entalpía de reacción (H) al calor absorbido o desprendido en una reacción química a presión constante. Es la diferencia entre la suma de las entalpías de los productos y la suma de las entalpías de los reactivos: ∑Hproductos - ∑Hreactivos.

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EXOTÉRMICA

Energía en las Reacciones Energía en las Reacciones QuímicasQuímicas

Al calentar la termita se produce una reacción fuertemente exotérmica. El aluminio reacciona con óxido de hierro (III), produciendo una lluvia de chispas de hierro fundido.

En una reacción exotérmica, la energía se pierde en forma de calor, la cantidad de calor perdida depende de la cantidad de reactivos disponible.

ENDOTÉRMICA

La reacción entre sulfocianuro amónico e hidróxido de bario octahidratado es una reacción endotérmica. Absorbe una cantidad de calor del exterior del recipiente que produce la congelación del vapor de agua del aire.

En una reacción endotérmica, la energía se absorbe en forma de calor.

ÍNDICE Energía en las Reacciones Energía en las Reacciones QuímicasQuímicas

Reacción endotérmica: Absorbe calor∑Hproductos > ∑Hreactivos

Diagramas entálpicos (Diagramas de energía)Diagramas entálpicos (Diagramas de energía)

Reacción exotérmica: Desprende calor∑Hproductos < ∑Hreactivos

ÍNDICE Energía en las Reacciones Energía en las Reacciones QuímicasQuímicasDiagramas entálpicos (Diagramas de energía)Diagramas entálpicos (Diagramas de energía)

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Carácter cuantitativo de las Carácter cuantitativo de las Reacciones QuímicasReacciones Químicas

Ley de conservación de la masa. Ley de Lavoisier (1743-1794)En toda reacción química la masa total de las sustancias que reaccionan (reactivos) es igual a la masa total de las sustancias que se obtienen (productos). Ejemplo: Conservación de la masa en la reacción química entre el nitrato de plomo y el yoduro de potasio 2 IK + Pb(NO3)2 PbI2 + 2 KNO3

Se prepara una disolución de nitrato de plomo en un vaso y otra de yoduro de potasio en otro. Se colocan en una balanza y se comprueba que entre las dos pesan 13,21g.

Después se mezclan, observando que aparece una sustancia nueva (precipitado amarillo): el yoduro de plomo. Nuevamente se colocan en la balanza y se comprueba que pesan 13,21 g.

La masa no ha variado en el transcurso de la reacción.

Conservación de la masa en la reacción entre el fósforo y el cloro : 2 P + 5 Cl2 2 PbCl5

Ejemplos: Conservación de la masa en la reacción entre el azufre y el hierro : S + Fe FeS

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Carácter cuantitativo de las reacciones químicasPuesto que en una ecuación química debe conservarse la masa y la carga, la ecuación química adquiere de este modo las características de una ecuación matemática.Una ecuación química no sólo indica las sustancias que se producen al reaccionar unas con otras, sino que también informa sobre las cantidades de estas sustancias. Es decir, es una expresión tanto cuantitativa, como cualitativa de una reacción química.

Ejemplo: Reacción de formación de agua 2 H2 + O2 2 H2O

Una ecuación química puede interpretarse tanto sobre una base molecular como molar.

Al reaccionar dos moléculas de hidrógeno con una molécula de oxígeno, se forman dos moléculas de agua.

Al reaccionar dos moles de hidrógeno con un mol de oxígeno, se forman dos moles de agua.

RelacionesEstequiométricas

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Carácter cuantitativo de las reacciones químicas

Ejemplo: Reacción de formación de NO: N2 + O2 2 NO

Al reaccionar una molécula de nitrógeno con una molécula de oxígeno, se forman dos moléculas de NO.

Al reaccionar un mol de nitrógeno con un mol de oxígeno, se forman dos moles de NO.

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Cálculos basados en ecuaciones químicasLas ecuaciones químicas nos suministran la información necesaria para calcular cantidades de sustancias consumidas o producidas en las reacciones químicas.Para efectuar cálculos sobre una reacción, además de tenerla ajustada, ha de conocerse al menos la cantidad de una de las sustancias que intervienen en la reacción. Así pueden calcularse las cantidades, producidas o consumidas, de las demás sustancias.

RelacionesEstequiométricas

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Tipos de Tipos de ReaccioneReaccione

s s QuímicasQuímicas

Tipos de Tipos de Reacciones Reacciones QuímicasQuímicas

ÍNDICE Tipos de Reacciones Tipos de Reacciones QuímicasQuímicas

Según la reorganización de los átomos:

Según el mecanismo:

Reacciones ácido-base. Neutralización

Reacciones de precipitación

Reacciones de oxidación-reducción

Reacciones de combustión

Síntesis o combinación

Descomposición Desplazamiento o sustitución

Doble descomposición o intercambio

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Síntesis o combinación: Dos o más sustancias reaccionan para dar otra más compleja. A + B AB

Las reacciones entre dos no metales dan compuestos covalentes:N2 + 3 H2 2 NH3

Las reacciones entre un no metal y un metal dan sales:S + Fe FeS

Las reacciones entre un elemento y oxígeno producen óxidos:2 Ca + O2 2 CaO S + O2 SO2

Las reacciones entre un óxido y agua producen hidróxidos:CaO + H2O Ca(OH)2

Las reacciones entre un anhídrido y agua producen ácidos:SO2 + H2O H2SO3

Las reacciones entre un óxido y un anhídrido dan sales:CaO + SO2 CaSO3

Tipos de Reacciones según la Tipos de Reacciones según la Reorganización de los ÁtomosReorganización de los Átomos

ÍNDICETipos reacciones

ÍNDICE ÍNDICETipos reacciones

Síntesis o combinación


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Descomposición: Una sustancia se descompone formando dos o más simples. AB A + B

2 KClO3 2 KCl + 3 O2

Desplazamiento o sustitución: Uno de los elementos de un compuesto es sustituido por otro elemento. AB + X AX + B

Algunos metales reaccionan con ciertos ácidos, reemplazando el hidrógeno y formando la sal correspondiente:

Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

Un metal puede ser desplazado de sus sales por otro metal más activo:

Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu

Doble descomposición o intercambio: Equivalen a una doble sustitución. AB + XY AX + BY

ácido + base sal + agua HCl + NaOH NaCl + H2O



ÍNDICE

Desplazamiento o sustitución



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Tipos de Reacciones Tipos de Reacciones según el según el MecanismoMecanismo

Ácido-base. Neutralizaciones Un ácido reacciona con una base dando lugar a la formación de una sal y agua. En la reacción desaparecen simultáneamente las propiedades de ambos.

Ejemplo:Neutralización del hidróxido de sodio con el ácido clorhídrico


La neutralización consiste en la reacción entre los iones H+ de los ácidos y los iones OH- de las bases para dar moléculas de agua: H+ + OH- H2O

Las propiedades del ácido, debidas al ion H+, quedan "neutralizadas" o anuladas por las del ion OH- y viceversa.

Na+ + OH- + Cl- + H+ → Cl- + Na+ + H2O

NaOH HCl NaCl

Los iones Cl- y Na+ están presentes en la reacción pero no intervienen en ella, se les llama contraiones o iones espectadores.

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Tipos de Reacciones según Tipos de Reacciones según el el MecanismoMecanismo


Precipitación Una reacción de precipitación consiste en la formación de un compuesto insoluble, que recibe el nombre de precipitado cuando se mezclan dos disoluciones.

La aparición de un precipitado está relaciona con la diferencia de solubilidad que presentan los reactivos y los productos de la reacción.

NO3- Ag+

Ag+ + NO3- + I- + K+ → AgI (s) + NO3

- + K+

AgNO3 (aq) KI (aq) Precipitado KNO3 (aq)

solubilidad elevada solubilidad elevada solubilidad baja solubilidad

elevada

K+

I-

AgI

Ejemplo:Al reaccionar nitrato de plata con yoduro de potasio, se obtiene un precipitado de yoduro de plata.


Los iones nitrato y potasio permanecen el la disolución, sin intervenir en la reacción

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Oxidación-Reducción (Redox)Consiste en la transferencia de electrones de una especie química, llamada agente reductor, a otra, llamada agente oxidante.

Ejemplo:Cuando se introduce magnesio metálico en una disolución de sulfato de cobre, se produce una transferencia de electrones del magnesio a los iones cobre (II), formándose cobre metálico y iones magnesio (II) que pasan a formar parte de la disolución.

Reducción: Cu 2+ + 2 e – → Cu

Oxidación: Mg → Mg 2+ + 2 e –

Cu 2+ + Mg → Cu + Mg 2+

Cu 2+ Cu

Mg

Mg 2+


Reducción: Ag+ + e – → Ag

Oxidación: Cu → Cu 2+ + 2 e –

Ag+ + Cu → Ag + Cu 2+

Ejemplo:

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CombustiónEs la reacción de una sustancia, llamada combustible, con oxígeno, al que se le llama comburente, en la reacción se forman dióxido de carbono y agua y se desprende gran cantidad de energía en forma de luz y calor

Ejemplo:Combustión de propanoC3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O


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VIDEOSVIDEOSReacción química y disolución

Formación cloruro de hidrógeno

Formación amoniaco

Formación yoduro de hidrógeno

Deshidratación de azúcar con ácido sulfúrico

Reacción de sodio y potasio con agua

Formación de bromuro de aluminio

Reacciones con oxígeno

Síntesis de Nylon

Reacción de sodio con agua

Formación bromuro de aluminio

Formación yoduro de hidrógeno

Con ojo químico (SM 16´)

Bicarbonato con vinagre

ÍNDICE

EJERCICIOSEJERCICIOS

Reactivos y productos

Ajuste de ecuaciones (1)



Tipos de reacciones químicas

Cambios químicos o físicos

ÍNDICE

finfinfinfin

APÉNDICE

ÍNDICE

Materiales premiados Materiales premiados CNICE CNICE

““Las Reacciones Las Reacciones Químicas”Químicas”

Apéndice

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/35_las_reacciones_quimicas/curso/index.html

INTRO

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