REACCIONES QUÍMICAS

REACCIONES QUÍMICAS : TRANSFORMACIONES DE MATERIALES.
¿ Para qué se estudian las reacciones químicas ? El estudio de una reacción permite entender qué
sucede con los átomos y sus uniones, cuales son las que se rompen y cuáles las que se forman, y
relacionarlo con lo que sabemos acerca de la estructura de los átomos que forman los materiales de
partida
Las reacciones químicas pueden ocurrir naturalmente, como cuando se oxida el hierro
expuesto al aire húmedo, o cuando una planta transforma dióxido de carbono del aire en azúcares en
el proceso de fotosíntesis. Pero también hay reacciones químicas que producimos artificialmente,
por ejemplo, cuando se fabrica lavandina a partir de la sal común, o se procesa el petróleo para
convertirlo en materiales plásticos.
Cuando hay una reacción química, la formación de productos con propiedades nuevas y la
desaparición de los reactivos produce cambios observables llamados señales. Son la evidencia de
que se ha producido la transformación.
DISTINTOS TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS
•
Reacciones de descomposición. Desprendimiento de gases
En algunas reacciones, se forma un producto gaseoso. En esos casos, cuando uno de los
reactivos es un líquido, se observa que aparecen burbujas. Un caso típico es el algunos comprimidos
vitamínicos que tienen sustancias capaces de producir este efecto al agregar agua.
Explosión
Cuando los reactivos son sólidos, la formación de gases no producen burbujas. Sin embargo,
otros efectos permiten reconocer su aparición. Por ejemplo, la combustión de la pólvora produce
una cantidad de gases, que, por efecto del calor que se libera en la reacción, se expanden
bruscamente, provocando la característica explosión.
•
Reacciones de óxido-reducción. Reacciones de combustión
Las combustiones vienen acompañadas, por lo general, por desprendimiento de calor y luz.
La combustión del gas natural en presencia de oxígeno es un ejemplo de una reacción en la que
ambos reactivos son gaseosos.
Uno de los productos, el dióxido de carbono, también es un gas. Se advierte su presencia
cuando enturbia una solución de cal en agua.
•
Reacciones de precipitación. Formación de sólidos
El siguiente es un ejemplo de un nuevo tipo de reacciones, en las que se forman sólidos a
partir de líquidos o de gases.
Cuando se mezclan reactivos líquidos o gaseosos, y uno de los productos es sólido, vemos
como un enturbiamiento ó una masa sólida que se deposita en el fondo del recipiente. Este sólido
suele llamarse precipitado.
Cambios de color
Hay otras reacciones que pueden detectarse por variaciones en el color de los materiales que
intervienen. El carbonato de cobre es un sólido de color verde, que se descompone por calor,
convirtiéndose en óxido de cobre, también sólido pero negro.
Curiosidad
El carbonato de cobre se forma lentamente cuando el cobre está expuesto al aire húmedo.
Así es como la cúpula del Congreso Nacional, que está revestida de planchas de cobre, adquiere
color verde con el paso de los años. El carbonato de cobre es tóxico para el organismo, por eso, el
interior de las cacerolas de cobre que se emplean para cocinar alimentos están revestidas de
estaño, otro metal que no forma productos tóxicos.
•
Reacciones de desplazamiento
ECUACIONES QUIM ICAS.
Los químicos usan una escritura particular para representar los cambios en una reacción
química : las ecuaciones químicas. Éstas se expresan por medio de fórmulas, números, signos de
suma y flecha.
Una forma global de representación es la siguiente:
REACTIVOS
PRODUCTOS
Referidos al observador, a la izquierda se escriben las fórmulas de los reactivos, sumadas
cuando son dos ó más y, a la derecha, las fórmulas de los productos, sumadas cuando son dos ó
más. Los reactivos dan o forman los productos de la reacción, lo cual se indica con una flecha o
signo igual.
Como en una reacción química los átomos de los elementos se conservan, aunque se
encuentren en diferentes sustancias, Ia ecuación química se ajusta (balancea) introduciendo
coeficientes numéricos, de manera de obtener igual número de átomos de cada elemento de ambos
lados de la ecuación.
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Para ilustrar lo expuesto, se analiza a continuación el caso de la formación de agua, la que
como se sabe es el resultado de la combinación de los elementos H y O. La correspondiente
reacción química es:
H2
+
O2
H2O
En ella se destaca que los reactivos no se encuentran naturalmente como átomos, sino como
moléculas biatómicas. Un examen de la ecuación anterior muestra que no está ajustada, porque hay
dos átomos de O en los reactivos y solo uno del lado de los productos. Para balancear a O, se
introduce un coeficiente 2 como factor del lado del producto y, entonces, queda:
H2
+
O2
2H2O
De esta manera queda igualado el número de átomos de O, pero ahora no esta ajustado él numero de
átomos de H, ya que hay 4 del lado del producto y 2 del lado de reactivos. Esta situación se resuelve
introduciendo un factor 2 sobre el reactivo H2 quedando entonces:
2 H2 +
O2
2H2O
Ahora, la ecuación química esta completamente ajustada e indica no solamente que H y O
forman agua, sino que 2 moléculas de H2 reaccionan con una molécula de O2 para formar dos
moléculas de H2O. El ejemplo analizado tiene carácter general en el método y, se fundamenta en el
Principio de conservación de la Masa.
FORMACION DE COMPUESTOS INORGANICOS.
Ecuaciones y Reglas de Nomenclatura
El término nomenclatura resume una serie de reglas que permiten nombrar a los compuestos,
en base a una serie de prefijos, sufijos y declinaciones aplicados a los nombres químicos de los
elementos que los forman.
1. COMPUESTOS DE LOS METALES CON HIDRÓGENO Y OXÍGENO
1.1. HIDRUROS
Con este nombre se designan compuestos de los metales con H. En estos compuestos el H
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actúa con número de oxidación (-1) y para escribir sus fórmulas el símbolo del elemento metálico
debe estar acompañado de tantos H como sea su numero de oxidación. Así, los elementos del Grupo
IA, forman hidruros cuya fórmula general es:
Me1H (Me1 = Li, Na, K, Rb, etc.)
ya que todos ellos tienen numero de oxidación (+1).
Los metales del Grupo IIA, forman hidruros cuya fórmula general es:
Me11H2 (Me11 =Mg, Ca, Sr, etc.)
ya que todos ellos tienen numero de oxidación +2. Los demás metales, como los del Grupo IIIA o
los de transición pueden llegar también a formar hidruros.
Los hidruros son compuestos iónicos, con el metal (+) y el H (-). La nomenclatura indica
que se nombran como hidruros del metal que corresponda. Por ejemplo:
LiH: Hidruro de Litio;
CaH2: Hidruro de calcio
Una ecuación típica química de formación de hidruros es la siguiente:
2K + H2
2KH
I .2.OXIDOS
Con este nombre se designan los compuestos formados por metales con O. En estos
compuestos el O actúa con número de oxidación (-2). Los elementos del Grupo IA forman óxidos
cuya formula general es:
Me12O (Me1 = Li, Na, K, etc.)
Esta fórmula se establece considerando que se requieren 2 átomos del metal, cada uno de
ellos con número de oxidación (+1), par a balancear al O. Los metales del Grupo IIA forman óxidos,
cuya fórmula general es:
Me11O (Me11 = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, etc.)
Esta fórmula se establece considerando que el número de oxidación (-2) del O es balanceado
exactamente con un átomo de estos elementos, cuyo número de oxidación es (+2). Los elementos
del Grupo IIIA forman óxidos de fórmula general:
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Me1112O3 (Me111 = B, Al, Ga, etc.)
Esta fórmula se establece considerando que, como cada elemento del Grupo tiene un número
de oxidación de (+3) y el O de (-2), el balance se logra buscando el mínimo común múltiplo de
ambos números, esto es: 2 x 3 = 6. Esto indica que deben tomarse 2 átomos del Me de número de
oxidación (+3) y 3 átomos de O con número de oxidación (-2).
La nomenclatura indica que estos compuestos se designan como Óxidos del metal
correspondiente. Por ejemplo:
Na2O: Oxido de sodio
CaO: Oxido de Calcio
AI2 O3 Oxido de Aluminio
Los óxidos metálicos son compuestos iónicos, con pocas excepciones, y para los elementos
representativos del los Grupos IA, IIA y IIIA, las ecuaciones de formación serian:
a) 4 Me1
b) 2 Me11
c) 4 Me111
+
+
+
2Me12O
2 Me11O
2Me1112O3
O2
O2
O2
La gran mayoría de los metales de transición (Grupos B) actúan con número de oxidación
(+2) y con el O forman compuestos del mismo tipo que los metales del Grupo IIA. Sin embargo,
algunos elementos de transición pueden actuar con más de un número de oxidación, como es el caso
de Fe. Este elemento puede combinarse con el O, actuando con número de oxidación (+2) y (+3),
formando dos óxidos diferentes, cuyas respectivas fórmulas son:
a) FeO
b) Fe2O3
y
En casos como este, los compuestos se designan como óxidos del metal, seguidos de
números romanos entre paréntesis, con el número de oxidación del metal. Otra forma, más clásica,
es nombrarlos como óxidos del metal y sobre la raíz latina del nombre de éste último (Hierro:
Ferrum) aplicar la terminación oso en el caso que actúe con menor número de oxidación, o la
terminación ico en el Caso que esté actuando con el mayor numero de oxidación. De acuerdo a lo
expuesto, los compuestos a) y b) anteriores se designan de la siguiente manera:
a) FeO: Oxido de Hierro (II) ó bien Oxido Ferroso
b) F2O3: Oxido de Hierro (III) ó bien Oxido Férrico
Estas reglas de nomenclatura tienen carácter general y se aplican a cualquier otro elemento.
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2. Compuestos de los No Metales con Hidr6geno y Oxigeno
2.1. Con Hidrógeno
Los no metales forman con H compuestos covalentes, de los cuales, los principales son los
formados por los elementos del Grupo VIIA (los Halógenos), O, S, N y C. Con excepción del O, N y
C, la nomenclatura para estos compuestos toma como raíz el nombre del no-metal y la terminación
uro. En estos compuestos, el H actúa con número de oxidación (+1) y los nombres y fórmulas de los
compuestos que forma con los elementos del Grupo VIIA son los siguientes:
FH
CIH
BrH
IH
Fluoruro
Cloruro
Bromuro
Ioduro
de hidrógeno
de hidrógeno
de hidrógeno
de hidrógeno
Las fórmulas anteriores ponen en evidencia que los Halógenos frente al H actúan con
numero de oxidación (-1). Con los elementos del Grupo VIA, principalmente con O y S, forma
compuestos cuyas formulas son:
H2O
SH2
Agua
Sulfuro de hidrógeno
Estos no metales se combinan con H, actuando con número de oxidación (-2). Los elementos
N del Grupo VA y C del Grupo IVA, se combinan con H formando los compuestos:
NH3
CH4
Amoniaco
Metano
El N actuando con número de oxidación (-3) y el C con número de oxidación (-4).
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