Reacciones Químicas

Reacciones Químicas

Thalía Vera Veliz

Arián Ganchozo Haro

Jipson Cagua Valencia

UNIVERSIDAD LAICA ELOY ALFARO DE MANABI

A68 Biología

Ing. José Enrique Moreira Veliz

9 de diciembre de 2020

Reacciones químicas Gran parte de los procesos que tienen lugar en la vida cotidiana, tal como la oxidación del hierro en condiciones de libre exposición, la luminosidad que desprende una cinta de magnesio durante la combustión, la combustión del butano, la fabricación del jabón, etc., no son más que reacciones químicas, esto es, transformaciones de una sustancia en otra, con propiedades completamente diferentes. Ante ellas, los científicos se preguntan en qué consisten, cuáles son sus causas y consecuencias y cómo pueden modificarlos para adaptarlos a sus necesidades y obtener ventajas que mejoren nuestra vida. Una reacción química es cualquier proceso en el que, por lo menos, los átomos, las moléculas o los iones de una sustancia se transforman en átomos, moléculas o iones de otra sustancia química distinta. Las reacciones químicas se escriben de forma simplificada mediante ecuaciones químicas. En las reacciones químicas se cumple la ley de conservación de la masa, teniendo lugar una reordenación de los átomos, pero no su creación ni su destrucción. El reordenamiento de los átomos en la molécula da lugar a una sustancia distinta. Las sustancias que se transforman o modifican en una reacción se llaman reaccionantes, reactivos o reactantes. Las sustancias nuevas que se originan en una reacción química se llaman productos. Una de las reacciones químicas más usuales es la combustión del gas natural (mezcla de sustancias donde el metano, CH4, es el compuesto principal), cuya ecuación es:

Una ecuación química es la descripción simbólica de una reacción química. Muestra las sustancias que reaccionan y las sustancias que se originan. La ecuación química ayuda a visualizar más fácilmente los reactivos y los productos. Una ecuación química es una representación escrita de una reacción química que utiliza los símbolos de los elementos que intervienen en la reacción y que facilita el entendimiento de cómo los reactivos se convierten en productos. Como se trata de una ecuación es importante que esté estequiométricamente balanceada, es decir, debe haber el mismo número de átomos de cada elemento de los dos lados de la ecuación, tanto en los reactivos como en los productos, independientemente de que formen parte de que esos átomos formen parte de moléculas de diferentes compuestos.

TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS

Decimos reacciones químicas cuando las moléculas de los reactivos rompen alguno de sus enlaces para formar otros nuevos, lo que conlleva la aparición de nuevas sustancias. Llamamos ecuación química a la expresión en la que aparecen como sumandos las fórmulas de los reactantes (sustancias que reaccionan) seguidas de una flecha, y las fórmulas de los productos (sustancias que se producen) también sumándose.

Para que se produzca la reacción es necesario que las moléculas de los reactantes choquen entre sí, ya que es la única manera de que puedan intercambiar átomos para dar los productos. Ésta es una condición necesaria pero no suficiente ya que el choque debe darse con una mínima energía para que los enlaces de los reactivos se puedan romper, y con la orientación que les permita unirse para formar las moléculas de los reactivos. Si se dan todas las condiciones hablaremos de choque efectivo. En base a esto, se puede distinguir las reacciones químicas orgánicas y reacciones químicas inorgánicas.

REACCIONES INORGANICAS

Según el tipo de transformación.

Reacciones de síntesis o adición. Dos sustancias se combinan para dar como resultado una sustancia diferente. Por ejemplo:

Reacciones de descomposición. Una sustancia se descompone en sus componentes simples, o una sustancia reacciona con otra y se descompone en otras sustancias que contienen los componentes de esta. por ejemplo:

Reacciones de desplazamiento o sustitución. Un compuesto o elemento ocupa el lugar de otro en un compuesto, sustituyéndolo y dejándolo libre. Por ejemplo:

Reacciones de doble sustitución. Dos reactivos intercambian compuestos o elementos químicos simultáneamente.

Según el tipo y la forma de la energía intercambiada.

Reacciones endotérmicas. Se absorbe calor para que la reacción pueda ocurrir. Por ejemplo:

Reacciones exotérmicas. Se desprende calor cuando la reacción ocurre. Por ejemplo:

Reacciones endoluminosas. Se necesita luz para que ocurra la reacción. Por ejemplo: la fotosíntesis.

Reacciones exoluminosas. Se desprende luz cuando ocurre la reacción. Por ejemplo:

Reacciones endoeléctricas. Se necesita energía eléctrica para que la reacción ocurra. Por ejemplo:

Reacciones exoeléctricas. Se desprende o se genera energía eléctrica cuando ocurre la reacción.

Según la velocidad de reacción.

Reacciones lentas. La cantidad de reactivos consumidos y la cantidad de productos formados en un tiempo determinado es muy poca. Por ejemplo: la oxidación del hierro. Es una reacción lenta, que vemos cotidianamente en los objetos de hierro que están oxidados. Si no fuese lenta esta reacción, no tendríamos estructuras de hierro muy antiguas.

Reacciones rápidas. La cantidad de reactivos consumidos y la cantidad de productos formados en un tiempo determinado es mucha. Por ejemplo: la reacción del sodio con el agua es una reacción que además de ocurrir rápidamente es muy peligrosa.

Según el tipo de partícula involucrada.

Reacciones ácido-base. Se transfieren protones (H⁺). Por ejemplo:

Reacciones de oxidación-reducción. Se transfieren electrones. En este tipo de reacción debemos fijarnos en el número de oxidación de los elementos involucrados. Si el número de oxidación de un elemento aumenta, este se oxida, si disminuye, este se reduce. Por ejemplo: en esta reacción se oxida el hierro y se reduce el cobalto.

Según el sentido de la reacción.

Reacciones reversibles. Se dan en ambos sentidos, es decir, los productos pueden volver a convertirse en los reactivos. Por ejemplo:

Reacciones irreversibles. Se dan en un solo sentido, es decir, los reactivos se transforman en productos y no puede ocurrir el proceso contrario. Por ejemplo.

Reacciones orgánicas. Involucran compuestos orgánicos, que son los que están relacionados con la base de la vida. Dependen del tipo de compuesto orgánico para su clasificación, ya que cada grupo funcional posee un rango de reacciones específicas.

Algunos ejemplos de reacciones de compuestos orgánicos son:

Halogenación de alcanos. Se sustituye un hidrógeno del alcano por el halógeno correspondiente.

Combustión de alcanos. Los alcanos reaccionan con el oxígeno para dar dióxido de carbono y agua. Este tipo de reacción libera gran cantidad de energía.

Halogenación de alquenos. Se sustituyen dos de los hidrógenos presentes en los carbonos.

Hidrogenación de alquenos. Se agregan dos hidrógenos al doble enlace, de esta forma se produce el alcano correspondiente. Esta reacción ocurre en presencia de catalizadores como platino.

Oxidantes y reductores caseros

En la vida cotidiana tenemos contacto con diversas sustancias oxidantes y reductoras. Por ejemplo, la tintura de yodo es una disolución de yodo (I2) en alcohol etílico (CH3 - CH2 - OH) que se utiliza como antiséptico en algunas heridas. Un antiséptico es una sustancia que evita el crecimiento de algunos microorganismos que causan infecciones. El yodo es un oxidante que tiene esta propiedad y puede utilizarse para oxidar algunos metales.

Los clavos galvanizados están hechos de hierro (Fe) y se corroen (oxidan) fácilmente en presencia del aire y de otras sustancias, como el yodo. Para protegerlos de la corrosión se recubren de zinc (Zn), el cual presenta mayor dificultad para oxidarse.

Otra sustancia de uso común es el blanqueador de ropa que contiene hipoclorito de sodio (NaOCl), el cual oxida las sustancias que producen el color, volviéndolas incoloras. Aunque el blanqueador es un oxidante, no se puede utilizar directamente para oxidar los clavos.

Las reacciones de oxidación y reducción se realizan más rápidamente si se incrementa la temperatura o se varía la acidez de la disolución.

Mostrar algunas reacciones de oxidación y reducción que se llevan a cabo con sustancias de uso cotidiano.

Nota: Tenga cuidado durante el calentamiento, porque la tintura de
yodo contiene alcohol y es inflamable.

MATERIALES

Dos vasos de vidrio grueso o 2 frascos de vidrio grueso.
Una estufa o parrilla eléctrica.
Un recipiente metálico para calentar en baño maría.
Un gotero (se puede utilizar una jeringa).
50 clavos galvanizados pequeños.
100 ml de tintura de yodo (se consigue en las farmacias).
10 gotas de blanqueador para ropa.
10 gotas de vinagre.
Agua.

Procedimiento

Primera Parte

1. Observe el aspecto y consistencia de los clavos y de la tintura de yodo. Coloque los clavos dentro de uno de los recipientes de vidrio y agregue tintura de yodo hasta cubrir la mayoría de ellos. Anote sus observaciones en la hoja de respuestas.

2.En el recipiente metálico coloque agua suficiente para cubrir tres cuartas partes de la altura del vaso o frasco que contiene los clavos y la tintura de yodo. Ponga todo a calentar a fuego moderado durante 15 minutos, pero evite que hierva; recuerde que la tintura de yodo contiene alcohol, por lo que debe evitar su contacto directo con el fuego.

3.Observe lo que ocurre con la disolución y registre sus observaciones en la hoja de respuestas.

4.Si observa algún cambio en la disolución, suspenda el calentamiento, deje enfriar un poco y con la ayuda de un tr3.apo retire el vaso del fuego. Transfiera la disolución al otro recipiente de vidrio, pero evite que pasen los clavos.

Segunda parte

1.Con el gotero agregue a la disolución unas gotas de blanqueador para ropa y observe qué sucede. No olvide registrar sus observaciones.

2.Lave el gotero y posteriormente agregue unas gotas de vinagre a la disolución, hasta que observe algún cambio.

Hoja de respuestas

1.Explique el aspecto y consistencia de los clavos y de la tintura de yodo.

2.Con base en el texto introductorio de este experimento y de las observaciones obtenidas al realizarlo, conteste las siguientes preguntas.

¿Qué le ocurre al yodo de la disolución cuando se pone en contacto con los clavos galvanizados? ¿Presenta algún cambio de color?

¿Cómo lo explica?

¿Por qué es necesario utilizar clavos galvanizados?

¿Por qué se requiere calentar la disolución que contiene los clavos?

¿Qué le sucede al yodo, ¿se oxida o se reduce?

¿Qué le ocurre a la disolución cuando se agrega el blanqueador? ¿Cómo lo explica?

¿Qué sucede al añadir el vinagre? ¿Por qué? Recuerde que el vinagre es un ácido.

¿Cuál es el agente oxidante de la reacción que se lleva a cabo en la segunda parte del experimento?

Conclusiones

1.Explique su conclusión sobre la realización de este experimento.

Conexión

Corrosión

La corrosión es una reacción de oxidación-reducción en la que un metal se oxida y produce cationes o forma algún óxido. La reacción de corrosión del hierro es un fenómeno que ocasiona graves pérdidas económicas, porque el óxido convierte al hierro en frágil y quebradizo, y origina que los equipos industriales se perforen y las construcciones se debiliten.

La oxidación de los metales puede prevenirse si se disminuye el contacto entre el metal y el agente oxidante, como lo es el oxígeno.

La ecuación química que representa esta reacción es la siguiente:

En las zonas costeras, la oxidación de los metales se presenta con mayor frecuencia, por lo que es común que las estructuras metálicas de diversas embarcaciones acuáticas, medios de transporte y construcciones se corroan y tengan que ser reparadas con frecuencia.

Los marcos de algunas ventanas están hechos de hierro y son susceptibles de corroerse. ¿Cuáles serían las consecuencias?

¿Cómo podrían prevenirse?

El aluminio, por su baja densidad, se utiliza para construir estructuras ligeras, a pesar de que se oxida rápidamente en contacto con el aire, formándose una capa delgada de óxido de aluminio que se queda pegada al aluminio mismo. La apariencia del óxido de aluminio es muy parecida a la del metal.

¿Cómo explica que los marcos de las ventanas hechas con aluminio tengan mayor durabilidad que las elaboradas con hierro?

Ahora que terminó de realizar el experimento presione el siguiente botón y responda lo que se le indica.

¿Se cumplió con el propósito de este experimento? ¿Por qué?

Explique si los resultados que obtuvo de este experimento son útiles en su vida cotidiana.

Al término de la actividad se concluye que:

a)No sólo el oxígeno oxida los metales.

b)Los metales se oxidan y los no metales se reducen.
c)Las sales y los ácidos aceleran el proceso de oxidación del metal.
d)La corrosión es un ejemplo cotidiano de reacciones de óxido-reducción.

ANEXOS IMAGENES DEL EXPERIMENTO