REACCIÓN QUÍMICA Y ECUACIÓN QUÍMICA

Introducción

A continuación se presentará toda la información que debemos saber sobre las reacciones químicas, como identificarlas, características, ejemplos, sus partes y su clasificación. También, encontraremos información específica sobre la ecuación química, su definición, sus clases, ejemplos y cómo se debe escribir.

Objetivos

Objetivo General

Desarrollar un trabajo productivo basado en la información sobre las reacciones químicas  y la ecuación química, permitiéndonos señalar sus características, clases y toda la información general que es necesario saber.

Objetivos específicos 

• Leer la definición de reacciones químicas  y ecuación química
• Reconocer una reacción y una ecuación química
• Relacionarnos con el contexto
• Aprender a escribir una ecuación química
• Identificar las clases de reacciones químicas

• Procedimiento

Definición de la reacción química
Ejemplos
Identificación
Características
Clasificación
Definición de la Ecuación química
Como se escribe

REACCIONES QUÍMICAS

Una reacción química es un proceso de transformación de una o más sustancias en otras distintas. Este proceso se basa  en que  los  átomos rompen sus enlaces químicos y forman otros nuevos, cambiando la naturaleza de las sustancias que intervienen.

En toda reacción química unas sustancias llamadas reactivos se transforman en otras llamadas productos. Al ser los reactivos y productos sustancias diferentes tienen propiedades distintas: color, olor, sabor, densidad, viscosidad, punto de fusión, etc. 
A las primera parte se le llama reactivos y a las segunda parte productos.

La masa de las sustancias participantes es la misma antes y después de la reacción, es decir, se conserva. Esto sucede porque sólo se lleva a cabo un reordenamiento entre los átomos de los reactivos, que se rompen y forman nuevos enlaces.

Reactivos y productos

• Reactivos:Sustancias que existen antes de a el cambio químico (o la reacción) ocurre.
• Productos: Son las nuevas sustancias  que se forman durante los cambios químicos.

Ejemplos:
Los reactivos, en este caso minerales de hierro y alumnio se convierte en productos con propiedades y cualidades diferentes.

Identificación

Para identificar si ha ocurrido una reacción química es necesario verificar si se ha dado alguno de los siguientes eventos: 

1. Se produce una efervescencia (producción de gases). 
2. Se libera o absorbe energía (cambia la temperatura del matraz o recipiente donde ocurre la reacción). 
3. Cambio de color de los reactivos participantes. 
4. Aparece un precipitado o sustancia insoluble. 

Características

• La o las sustancias nuevas que se forman suelen presentar un aspecto totalmente diferente del que tenían las sustancias de partida.
• 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.

Clasificación general de las reacciones químicas

1. Por la forma como se originan los productos

1.1 Reacción de adición o combinación: Proceso químico en el que dos o más reactivos forman un solo producto.

Ejemplo:

2H2 + O2 → 2H2O(l)

1.2 Reacción de descomposición:Proceso químico en el que un reactivo forma dos o más productos.

Ejemplo:

(NH4)2Cr2O7(s) → Cr2O3(s) + N2(g) + 4H2O(l)

1.3 Reacción de desplazamiento o sustitución simple:Proceso químico en el que un elemento químico más activo desplaza a otro elemento menos activo que se encuentra formando parte de un compuesto.

Ejemplo:

2Na(s) + 2H2O(l) → 2NaOH(ac) + H2(g)

1.4 Reacción de doble desplazamiento:Proceso químico en el que dos elementos que se encuentran en compuestos diferentes intercambian posiciones, formando dos nuevos compuestos.

Ejemplo:

Pb(NO3)2(ac) + 2KI(ac) → 2KNO3(ac) + PbI2(s)

2. Reacciones según la energía calorífica involucrada

2.1 Reacción exotérmica:Proceso químico que libera energía calorífica hacia el medio que lo rodea.

Ejemplo:

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) + Energía ; ΔH < 0

2.2 Reacción endotérmica:Proceso químico que absorbe energía del medio que lo rodea. 

Ejemplo:

3O2 +Energía→2O3 ;ΔH>0

3. Reacciones según el sentido de la reacción

3.1 Reacciones irreversibles:Proceso químico que ocurre en un solo sentido. 

Ejemplo:

NaCl(ac) + AgNO3(ac) → AgCl(s) + NaNO3(g)

3.2 Reacciones reversibles:Proceso químico que ocurre en ambos sentidos. 

Ejemplo:

H2(g) + I2(s) ⇆ 2HI(g)

4. Reacciones según la rapidez de reacción

4.1 Reacción lenta:Proceso químico en donde la cantidad de producto formado o la cantidad de reactante consumido por unidad de tiempo es muy pequeña.

Ejemplo:

4Fe(s) +3O2(g) → 2Fe2O3(s)

4.2 Reacción rápida: Proceso químico en donde la cantidad de producto formado o la cantidad de reactante consumido por unidad de tiempo es muy grande.

Ejemplo:

HCl(ac) + NaOH(ac) → NaCl(ac) + H2O(l)

5. Reacciones según el tipo de comportamiento de compuesto o naturaleza de los reactivos

5.1 Reacciones iónicas: Proceso químico que generalmente ocurre en disolución acuosa; consiste en la interacción eléctrica de especies iónicas solvatadas o dispersas en el disolvente (comúnmente H2O).

Ejemplo:

Ag+(ac) + Cl-(ac) → AgCl(s)

5.2 Reacciones moleculares o covalentes:Proceso químico que involucra a las interacciones de moléculas (de sustancias covalentes).

Ejemplo:

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)

A fin de expresar matemáticamente una reacción química se hace necesario utilizar una expresión en la cuál se señalan los reactivos y los productos. Esta expresión recibe el nombre de Ecuación química...

Ecuación química

Es la representación simbólica de una reacción química que proporciona información el estado físico de los reactivos y los productos, su composición atómica y la relación molecular donde intervienen. Es la representación cualitativa de una reacción

Ejemplo:

    Sodio  +  Oxígeno  ------------->  Óxido de sodio

• Nomenclatura sistemática: monóxido de disodio

• Nomenclatura stock: óxido de sodio

• Nomenclatura tradicional: óxido sódico

Partes de una ecuación química

Según la imagen arriba podemos encontrar varias partes a tener en cuenta en una ecuación química como son:

1-Símbolos químicos: Corresponden a elementos o compuestos químicos.

2-Coeficientes estequiométrico: En este caso pueden estar presentes o ausentes en la ecuación química, si te das cuenta siempre es el número grande y se encuentra adelante de algún símbolo químico.

3- Simbología propia de las reacciones

4- Sub-índices: Son los números pequeños que aparecen en la reacción química, al lado derecho de un símbolo.

Símbolos de uso común en las ecuaciones químicas (Hein, 1992)

Escritura de una ecuación química

Para escribir una ecuación química se tiene que tomar en cuenta que:

1. Se determina la correcta identidad de reactivos y productos. Este paso incluye experimentación en el laboratorio.
2. Se encuentran las fórmulas moleculares correctas de todas las sustancias.
3. Se escriben las fórmulas moleculares de los reactivos y se separan por medio de un signo +
4. Se indica el estado físico de los reactivos y se toma en cuenta la siguiente notación:  (g) gas ; (s) sólido; (l) líquido; (aq) acuoso
5. A continuación de las fórmulas se toman en cuenta los símbolos descritos en la anterior tabla.
6. Se escriben las fórmulas de los productos y su estado físico y se se separan utilizando las flechas 
7. Arriba o debajo de la flecha se puede anotar alguna condición necesaria para que la reacción se lleve a cabo (temperatura, precio, calor, etc). Estos son los catalizadores o sustancias que aceleran la velocidad de una reacción sin llegar a formar parte de los productos.

                   

Ejemplo:

Esta es una representación de una molécula de agua oxigenada o peróxido de hidrógeno (H2O2). 

El agua oxigenada es un líquido transparente muy reactivo, por lo que se utiliza como desinfectante y bactericida. Por este motivo se requiere almacenarlo en recipientes color ámbar, que no permitan la entrada de luz y de esta manera el agua oxigenada almacenada no reaccione ni se descomponga.

El agua oxigenada por acción de la luz reacciona descomponiéndose en agua y oxígeno. Esta reacción se produce de la siguiente manera:

Esta representación no está del todo completa porque los átomos de oxígeno tienden a formar moléculas diatómicas, por lo que la reacción completa ocurre así:

Como puedes observar, existen el mismo número de átomos a ambos lados de la reacción. Ahora sí, este modelo está balanceado y cuenta con el mismo número de átomos de cada elemento en ambos lados de la ecuación química. Los coeficientes indican el número de moléculas y los subíndices representan los átomos presentes en cada una de ellas. Su representación es la siguiente:

Equilibrar

Una ecuación química debe equilibrarse, también, de manera cuantitativa, relacionando las cantidades de las sustancias que toman parte de la reacción; para ello es necesario igualar la ecuación de ambos miembros. Una ecuación se encuentra igualada o equilibrada cuando cumple dos leyes o principios químicos.

1.Ley de la conservación de la materia y la energía

Para poder representar lo que ocurre en una reacción química mediante una ecuación, ésta debe cumplir con la Ley de la conservación de la materia y con la Ley de conservación de la energía. Es decir, la ecuación debe indicar que el número de átomos de los reactivos y productos es igual en ambos lados de la flecha y que las cargas también lo son. Dicho en otras palabras, se debe contar con una ecuación balanceada. 

Cuando una ecuación cumple con estas características se le llama ecuación química balanceada y para lograrlo, se utiliza un sistema llamado balanceo de ecuaciones.

2.Ley de las proporciones definidas (Ley Proust)

Las sustancias reaccionan según unas relaciones de peso fijas e invariables. Estas proporciones fijas vienen representadas en la ecuación química mediante unos número llamados coeficiente estequiométricos.

Método para Balancear

Balancear una ecuación química es igualar el número y clase de partículas (átomos, moléculas o inoes) reaccionantes con los productos, con la finalidad de cumplir la Ley de Conservación de la masa.

REGLAS PARA BALANCEO POR EL MÉTODO DE ÓXIDO-REDUCCIÓN

1. Todos los elementos libres que no formen compuesto, tendrán valencia cero

2. El hidrógeno tendrá valencia de +1 excepto en hidruros con -1

3. El oxígeno tendrá valencia de 2- excepto en los peróxidos con -1

4. Los alcalinos tienen en sus compuestos oxidación +1

5. Los alcalinotérreos tienen en sus compuestos oxidación +2

6. Los alógenos tienen en sus compuestos con aluros oxidación -1

7. La suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto es igual a la carga de los compuestos

8. Si algún átomo se oxida su número de oxidación aumenta y cuando un átomo se reduce, su número de oxidación disminuye

PASOS PARA BALANCEAR UNA ECUACIÓN QUÍMICA POR TANTEO

1. Escribe la ecuación con la estructura básica para la reacción. 

2. Cuenta los átomos de los elementos de los reactivos. 

3. Cuenta los átomos de los elementos en los productos. 

4. Cambia los coeficientes para que el número de átomos de cada elemento sea igual en ambos lados de la ecuación. PD. Nunca cambies un subíndice de una fórmula química. 

5. Escribe los coeficientes en su razón más baja posible. Los coeficientes deben ser los números enteros más pequeños posibles. 

6. Revisa tu trabajo. Asegúrate de que el número de átomos de cada elemento sea igual en ambos lados de la ecuación. 

PASOS PARA BALANCEAR POR EL MÉTODO DE REDOX

1.- Verificar que la ecuación este bien escrita y completa.

2.- Colocar los números de oxidación en cada uno de los elementos.

3.- Observar que números de oxidación cambiaron (un elemento se oxida y uno se reduce).

4.- Escribir la diferencia de números de oxidación de un mismo elemento.

5.- Multiplicar la diferencia de números de oxidación por los subíndices correspondientes de cada elemento.

6.- Cruzar los resultados

7.- Colocar los resultados como coeficientes en el lugar correspondiente.

8.-Completar el balanceo por tanteo.

9.- Verifica la cantidad de átomos en cada miembro de la ecuación.

10.-En caso de que todos los coeficientes sean divisibles se reducen a su mínima expresión.

Conclusiones 

• La definición de las reacciones químicas y las ecuaciones químicas debe ser muy importante en nuestros conocimientos.
• Estos temas son de gran interés para la comunidad, especialmente a los jóvenes.
• La química es maravillosa, sólo hay que relacionarnos con ella e investigar todo lo que la desprende.
• Aprender a escribir una ecuación química y resolverla tiene su trabajo por realizar.
• Existen importantes reglas las cuales son fijas y no cambian para escribir  ecuaciones químicas.
• La reacción química es un proceso en el cual las sustancias se transforman.

Webgrafía

• Significado de reacción química.                https://quimicoglobal.mx/que-es-una-reaccion-quimica/
• Iniciación a las reacciones químicas http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena9/4q9_contenidos_1b.htm#

• Expresión de una reacción química.         https://quimicoglobal.mx/que-es-una-reaccion-quimica/
• Reacciones  químicas y sus partes       https://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad1/agua-compuesto-o-     elemento/reacciones-quimicas
• Clasificación general de las reacciones químicas https://portalacademico.cch.unam.mx/sites/default/files/clasificacion_general_de_las_reacciones_quimicasb.pdf          
• Otros significados de clases de reacciones químicas http://www.iered.org/archivos/Proyecto_coKREA/REAfinales2014/ReaccionesQuimicas_MagalyHenao/clases_de_reacciones_qumicas.html
• Identificación de una reacción química http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema6/index6.htm
• Concepto de reactivos y productos                                            http://slideplayer.es/slide/4703725/
• Ejemplos de reactivos y productos http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena9/quimica/cuarto/tema2/pagina4.htm
• ¿Qué es una ecuación química?                       https://es.slideshare.net/J-S_M/quimica-reacciones-quimicas?next_slideshow=1
• Todo lo que se debe saber sobre una ecuación química, pasos para construirla https://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad1/reaccionesQuimicas/ecuacionquimica 
• Ejemplo de Ecuación química.     http://www.formulacionquimica.com/Na2O/
• Definición de ecuación química https://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad1/agua-compuesto-o-elemento/reacciones-quimicas
• Símbolos de las ecuaciones químicas mas utilizados https://cibertareas.info/significado-de-los-simbolos-utilizados-en-la-ecuaciones-quimicas-quimica-1.html
• Escritura de una ecuación química https://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad1/agua-compuesto-o-elemento/reacciones-quimicas
• Ley de la conservación de la materia y la energía e imágenes                                                                                          https://es.slideshare.net/J-S_M/quimica-reacciones-quimicas?next_slideshow=1
• Otras definiciones de ecuaciones químicas más ejemplos y sus partes.                       http://javiercucaitamoreno.blogspot.com.co/2017/06/partes-de-una-reaccion-quimica.html
• Pasos y reglas para balancear una ecuación.  http://nuevoblogceltzinc.blogspot.com.co/2016/04/pasos-y-reglas-para-balancear.html