Definición de Reacción Química

Reacciones Químicas

Una reacción química  es un cambio o fenómeno que modifica la composición química de las sustancias, para formar sustancias de composición diferente. También podemos decir que es un paso de un sistema de condiciones iniciales a finales.

En toda reacción química resaltamos dos etapas:

La inicial (llamado reactantes), antes del cambio La final (llamado productos), después del cambio.

La definición de reactantes suele modificarse cuando se refiere a las reacciones químicas que se manejan en gran escala en campos especializados. Así por ejemplo, en los procesos industriales se les llama materia prima, en procesos metalúrgicos se llaman minerales  o menas.

Además según la ley de conservación de la masa, en una reacción química la masa del sistema en condiciones iniciales y finales es la misma; según la teoría atómica diremos que durante una reacción química solo hay un reacomodo de átomos, lo que indica que el tipo y número de átomos que contiene el sistema inicial y final es el mismo, sólo que se encuentran enlazados o unidos de manera diferente.

Ecuación Química

Reacciones Químicas

Como señalamos anteriormente, en una reacción química se cumple la ley de conservación de masa, o sea el número y tipo de átomos es idéntico en condiciones iniciales y finales, por lo que es posible representarlo mediante una ecuación o igualdad química.

Una ecuación química  es la representación simbólica de una reacción, donde se especifica la parte cualitativa y cuantitativa de los reactantes y productos.

Veamos un esquema general de una ecuación química, donde se especifica las condiciones en la que se transcurre la reacción.

Dónde:

→ : simboliza el sentido de la reacción. Indica que A y B se transforman en C y D. El símbolo significa o interpreta como “igual a”, y es lo que la le da a la expresión la categoría de ecuación.

→ Ni : Esta notación se emplea para indicar que la reacción química ocurre en presencia de un catalizador (agentes físicos o químicos que modifican la velocidad de una reacción). En la ilustración el Ni es un catalizador.

200°C y 5 atm : Indica las condiciones de presión y temperatura en las que las sustancias A y B se transforman en C y D.

a, b, c, d : Son coeficientes, generalmente son números enteros, nos indica el número de unidades fórmula de las sustancias.

Otros símbolos importantes que suelen utilizarse en una reacción química son:

(s) : La sustancia está en fase sólida

(l) : La sustancia está en fase líquida

(g) : La sustancia está en fase gaseosa

(ac) : La sustancia está disuelta en agua (solución acuosa)

(sol) : La sustancia está formando una solución o disolución

↑ : Significa que es una sustancia gaseosa y se desprende del reactor químico

↓ : Significa que es una sustancia sólida insoluble en el disolvente  donde ocurre la reacción y por lo tanto se precipita en forma de sedimento, por su mayor densidad.

▲ : Simboliza la energía calorífica.

Ejemplo Ilustrativo:

Consideremos inicialmente una mezcla de un pedazo de hierro y agua, la cual una vez sometida al calor experimenta una reacción química formando nuevas sustancias, tal como muestra la figura:

El experimento muestra la reacción del hierro metálico con agua caliente, formándose un sólido rojizo (óxido férrico) y un gas muy ligero (hidrógeno gaseoso). Además el sólido rojizo es insoluble en agua por lo que se precipita, depositándose en el fondo del tubo de ensayo.

La ecuación química balanceada de la reacción será:

2 Fe(s) + 3 H2O (s) → Fe2O3(s) + 3H2(g)

Clasificación de las reacciones químicas:

Por el mecanismo de la reacción o la forma como se originan los productos:

1. Reacción de adición o combinación2. Reacción de descomposición3. Reacción de desplazamiento o sustitución simple4. Reacción de doble desplazamiento

Reacción de adición o combinación (síntesis)

Reacciones Químicas

Consiste en que dos o mas reactantes forman un solo producto. En este tipo de reacciones generalmente se libera calor, es decir que son exotérmicas. Es típica en la formación de un compuesto por combinación directa de sus elementos (síntesis).

Ejemplos:

Síntesis de Lavoisier: mediante chispa eléctrica el hidrogeno se combina con el O2 para formar agua.

2 H2 + O2 → 2 H2O(l)

Síntesis de Haber – Bosh: a temperatura y presion alta se forma el amoniaco a partir de H2 y N2 gaseosos.

N 2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

Formación del óxido férrico

4 Fe(s) + 3 O2(g) → 2 Fe2O3(s)

Formación del cloruro de amonio

NH3(g) + HCl → NH4Cl(s)

Formación de hidróxido de calcio

CaO(s) + CO2(s) → Ca (OH)2(s)

Esquema General:

Reacción de descomposiciónReacciones Químicas

En este tipo de reacciones químicas partimos de un solo reactante para descomponerlo en dos o más productos, por medio de un agente energético externo o un catalizador:

Si la energía es calorífica  se llama pirólisis, es la descomposición por calentamiento a altas temperaturas. Si la descomposición es por acción de la luz se llama fotólisis Si la descomposición es por acción de un catalizador se llama catálisis. Si la descomposición es por medio de la corriente eléctrica, se llama electrólisis.Reacciones de pirolisis.

Donde: ∆ = símbolo de energía caloríficaReacciones de electrólisis.

El sodio se obtiene líquido porque la electrólisis de la sal común fundida (NaCl líquido) se ha realizado atemperatura muy alta.Reacción de fermentación alcohólica.

Esta reacción se lleva a cabo por medio de una enzima, que es una proteína biocatalizadora.

Reacción de catálisis

Se observa que en la catálisis, la sustancia que actúa como catalizador no aparece en los productos, ya que solo varia la rapidez con que se desarrolla la reacción o hace posible la reacción.

Esquema General de una Reacción de Descomposición:

Reacción de desplazamiento o de sustitución simple

Reacciones Químicas

En general se presenta cuando un elemento químico más activo  o más reactivo desplaza a otro elemento menos reactivo que se encuentra formando parte de un compuesto; el elemento que a sido desplazado queda en forma libre.

En el caso de los metales, los más activos son los metales alcalinos y metales alcalinos térreos.En el caso de los no metales, los mas reactivos son algunos halógenos : Fl2 , Cl2 , Br2 ; además del oxígeno y el fósforo.

Esquema de una Reacción de Desplazamiento:

 

Donde el elemento A es más activo o de mayor reactividad que el elemento B

Ejemplos:

Reacción de doble desplazamientoReacciones Quimicas

También llamada de doble descomposición o metátesis, es una reacción entre dos compuestos que generalmente están cada uno en solución acuosa. Consiste en que dos elementos que se encuentran en compuestos diferentes intercambian posiciones, formando dos nuevos compuestos. Estas reacciones quimicasno presentan cambios en el numero de oxidación o carga relativa de los elementos, por lo cual también se le denominan reacciones NO – REDOX.Esquema General:

Ejemplos:En reacciones de precipitación se producen sustancias parcialmente solubles o insolubles, los cuales van al fondo del recipiente donde se realiza la reaccion quimica. Los precipitados por lo general presentan colores típicos, razón por la cual son usados en quimica analítica para reconocimiento de elementos y compuestos.