1.2- CAMBIOS QUÍMICOS
En este caso, los cambios si alteran la naturaleza de las
sustancias: desaparecen unas y aparecen otras con propiedades muy distintas. No
es posible volver atrás por un procedimiento físico (como calentamiento o
enfriamiento, filtrado, evaporación, etc.)
LAS REACCIONES QUÍMICAS
Una reacción química es un proceso por el
cual una o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en
otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos.
En una reacción química, los enlaces entre los átomos que
forman los reactivos se rompen. Entonces, los átomos se reorganizan de otro
modo, formando nuevos enlaces y dando lugar a una o más sustancias diferentes a
las iniciales.
- La o
las sustancias nuevas que se forman suelen presentar un aspecto totalmente
diferente del que tenían las sustancias de partida.
- Durante
la reacción se desprende o se absorbe energía:
- Reacción
exotérmica: se desprende energía en el curso de la reacción.
- Reacción
endotérmica: se absorbe energía durante el curso de la reacción.
- Se
cumple la ley de conservación de la masa: la suma de las masas
de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos. Esto es
así porque durante la reacción los átomos ni aparecen ni desaparecen, sólo
se reordenan en una disposición distinta.
3.- ECUACIONES QUÍMICAS
Una reacción
química se representa mediante una ecuación química. Para leer o
escribir una ecuación química, se deben seguir las siguientes reglas:
- Las fórmulas de los reactivos se escriben a la izquierda, y las
de los productos a la derecha, separadas ambas por una flecha que indica
el sentido de la reacción.
- A cada lado de la reacción, es decir, a derecha y a izquierda de
la flecha, debe existir el mismo número de átomos de cada elemento.
Cuando una
ecuación química cumple esta segunda regla, se dice que está ajustada o equilibrada.
Para equilibrar reacciones químicas, se ponen delante de las fórmulas unos
números llamados coeficientes, que indican el número relativo de
átomos y moléculas que intervienen en la reacción.
Las ecuaciones
químicas permiten calcular, a partir de una cantidad determinada de alguno de
los reactivos y productos que intervienen en una reacción, la cantidad
necesaria del resto de los componentes de la misma.
4.1- Cálculos masa - masa
En este caso
nos aprovechamos de la relación que hay entre cantidad de sustancia (en
mol), masa de sustancia y masa molar, tal como indica la relación:
cantidad de sustancia =
|
masa en
gramos
|
;
n (mol) =
|
m(g)
|
masa
molar
|
M
(g/mol)
|
Para
ver cómo se hace, lee el enunciado del problema siguiente y, a continuación
pulsa sobre el gráfico:
Se
quiere calcular la cantidad de cloruro de calcio que
se obtiene cuando 50 gde carbonato de calcio se
hacen reaccionar con la cantidad suficiente de ácido clorhídrico,
en una reacción en la que se obtienen, además, agua y dióxido
de carbono
|
4.2- Cálculos volumen - volumen
La ley de
Avogadro dice lo siguiente:
Volumenes
iguales de diferentes gases en las mismas condiciones de presión y
temperatura, contienen el mismo número de partículas
|
Esta ley
implica que números iguales (por ejemplo, un mol) de partículas , átomos o
moléculas, ocupan el mismo volumen, lo cual es muy útil para realizar
cálculos de volúmenes en aquellas reacciones en las que intervengan gases.
Al igual que en el caso anterior,
pulsa sobre el gráfico para ver cómo se plantea y soluciona un problema de este
tipo:
Aquí
tienes un par de actividades para practicar ambos tipos de cálculos:
Para saber si una reacción es rápida o lenta, hay que conocer la velocidad a la
que transcurre. Podemos definir velocidad de reacción como la
variación de cantidad de sustancia formada o transformada por unidad de tiempo.
En general, para
determinar la velocidad de una reacción, hay que medir la cantidad de reactivo
que desaparece o la cantidad de producto que se forma por unidad de tiempo.
5.1- Factores que afectan a la
velocidad de reacción
la velocidad de
una reacción se ve influida por una serie de factores; entre ellos se pueden
destacar:
Naturaleza de los reactivos
Se ha observado que
según los reactivos que intervengan, las reacciones tienen distinta velocidad,
pero no se ha podido establecer aún unas reglas generales.
Concentración de los reactivos
La velocidad de
reacción aumenta con la concentración de los reactivos. Para aumentar la
concentración de un reactivo:
- Si es un gas, se consigue elevando su presión.
- Si se encuentra en disolución, se consigue cambiando la relación
entre el soluto y el disolvente.
Superficie de contacto de los
reactivos
Cuanto más
divididos están los reactivos, más rápida es la reacción. Esto es así porque se
aumenta la superficie expuesta a la misma.
Temperatura
En general, la
velocidad de una reacción química aumenta conforme se eleva la temperatura.
Presencia de catalizadores
Un catalizador es
una sustancia, distinta a los reactivos o los productos, que modifican la
velocidad de una reacción. Al final de la misma, el catalizador se recupera por
completo e inalterado. En general, hace falta muy poca cantidad de catalizador.
Los catalizadores
aumentan la velocidad de la reacción, pero no la cantidad de producto que se
forma
Estamos rodeados
por reacciones químicas; tienen lugar en laboratorios, pero también en
fábricas, automóviles, centrales térmicas, cocinas, atmósfera, interior de la
Tierra... Incluso en nuestro cuerpo ocurren miles de reacciones químicas en
cada instante, que determinan lo que hacemos y pensamos.
De toda la
variedad de reacciones posibles, vamos a ver dos: las de neutralización y
las de combustión. Pero antes de verlas, es necesario conocer y
dominar el concepto de ácido y base.
6.1- Ácidos y bases
Las
características de los ácidos y las bases se resumen en el siguiente cuadro:
Ácidos
|
|
Bases
|
▪Tienen sabor agrio (ácido).
|
|
▪Tienen sabor amargo.
|
▪Reaccionan con ciertos metales, como Zn, Mg o Fe, para dar
hidrógeno
|
|
▪Reaccionan con las grasas para dar jabones.
|
▪Reaccionan con las bases para dar sales
|
|
▪Reaccionan con los ácidos para dar sales.
|
Son sustancias ácidas: el ácido clorhídrico (HCl); el ácido
bromhídrico (HBr); el ácido nítrico (HNO3); el ácido carbónico (H2CO3)
y el ácido sulfúrico (H2SO4), entre otros
|
|
Son sustancias básicas el hidróxido de amonio o amoniaco disuelto en
agua (NH4OH); y los hidróxidos de los metales alcalinos (LiOH,
NaOH, KOH,...) y alcalinotérreos, como el Ca(OH)2, y Mg(OH)2,
entre otros
|
Para distinguir si
una sustancia es ácida o básica, se utiliza la escala de pH, comprendida entre
el 1 y el 14:
- Si una sustancia tiene un pH igual a 7, se dice
que es neutra, ni ácida ni básica (por ejemplo, el agua pura).
- Si una sustancia tiene un pH menor que 7, tiene
carácter ácido.
- Si una sustanica tien un pH mayor que 7, tiene
carácter básico.
En los
laboratorios y aquellos otros lugares donde es necesario determinan esta
propiedad (como en un análisis de agua potable, por ejemplo), se utiliza unindicador
ácido-base, que es una sustancia que presenta un color distinto según sea
el pH del medio. Algunos ejemplos se muestran en las dos tablas siguientes:
Indicadores
|
Color en
medio ácido
|
Color en
medio básico
|
|
Naranja de metilo
|
Naranja
|
Amarillo
|
Fenolftaleina
|
Incoloro
|
Rosa
|
Azul de bromotimol
|
Amarillo
|
Azul
|
Tornasol
|
Rojo
|
Azul
|
Para ahorrar tiempo y trabajo, se
utiliza mucho el papel indicador universal, que es un papel
impregnado con una mezcla de indicadores y que adquiere un color distinto según
los distintos pH.
6.2- Neutralización
Cuando entran en
reacción un ácido (por ejemplo, HCl) y una base (NaOH),
el primero se disocia liberando H+ y Cl-, mientras
que el segundo se disocia en Na+ y OH-. Los iones Cl- y
Na+ se unen formando una nueva sustancia neutra (en este caso
NaCl), llamada sal y los iones H+ y OH- se
unen por su parte para forman H2O, es decir, agua.
acido +
base → sal + agua
|
6.3.- La combustión
La combustión es
el proceso químico por el cual una sustancia, llamada combustible, reacciona
con el oxígeno. En general, esta reacción es fuertemente exotérmica,
desprendiéndose energía en forma de calor, luz o sonido.
Esta reacción no
tiene lugar de forma espontánea, sino que, para que comience, ha de aportarse
energía a través de una llama o de una chispa eléctrica. Eso si, una vez
empezada, continúa por sí sola hasta que se agote el combustible o el oxígeno.
Es una reacción de
gran importancia, tanto en la naturaleza como para la actividad humana, ya que
es la forma en que los seres vivos y los artefactos humanos obtienen de forma
muy mayoritaria su energía. Reacciones de combustión particularmente
importantes son:
- La combustión del carbono. Su ecuación química es la
siguiente: C(s) + O2(g) → CO2(g). El producto es dióxido de
carbono y se desprende energía lumínica y calorífica. Cuando esta reacción
tiene lugar con poco oxígeno, la reacción es entonces: C(s) + ½O2(g) → CO(g), formándose monóxido de carbono, un gas
venenoso y muy peligroso.
- La combustión de hidrocarburos (compuestos cuya
base es carbono e hidrógeno). En esta reacción se forma CO2 y
vapor de agua. Es la reacción que tiene lugar en la combustión de los
combustibles fósiles (carbón y petróleo), fuente básica de obtención de
energía en nuestra sociedad. Un ejemplo de esta reacción es la combustión
del metano:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
|
- La combustión de la glucosa en el cuerpo humano.
La glucosa, procedente de la digestión de ciertos alimentos o de la
transformación de otras sustancias, reacciona con el oxígeno presente en
las células, produciendo CO2, agua y liberando energía. Esta
reacción es lo que se conoce como respiración, cuya
importancia no es necesario recordar.
Un punto
importante a destacar, es que los productos de la combustión, fundamentalmente
el dióxido de carbono, tienen una gran incidencia cuando son liberados al medio
ambiente, ya que este gas es el que produce mayor efecto
invernadero.
https://www.youtube.com/watch?v=P39Nw6fMoBc
