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LA REACCIÓN QUÍMICA
Tema 6
� Transformaciones físicas y químicas
� Reacción química
� Teoría de las reacciones químicas
� Velocidad de las reacciones químicas
� Energía de las reacciones químicas
� Cálculos estequiométricos en las reacciones químicas
REACCIONES QUÍMICAS
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�Procesos o cambios físicos
�Procesos o cambios químicos. Reacciones químicas
En la naturaleza se producen gran variedad de cambios, como la dilatación de un metal, los cambios deestado del agua, la oxidación de algunos metales, el movimiento de los coches, ...
Las sustancias mantienen su naturalezay sus propiedades esenciales, es decir,siguen siendo las mismas sustancias.
Las sustancias cambian su naturaleza, setransforman en otras distintas, quetienen propiedades diferentes.
La ceniza que se crea en la hoguera es una sustancia distinta a la madera.
El balón de fútbol en movimiento sigue siendo un balón. La herrumbre que se forma en la viga
es una sustancia distinta al hierro.En la fotosíntesis, las plantas producenoxígeno y nutrientes a partir de dióxidode carbono y agua.
La mantequilla, al derretirse, sigue siendo mantequilla.
La botella rota sigue siendo de vidrio.
Procesos Físicos y Químicos
Reacciones QuímicasLas reacciones químicas son cambios químicos, en ellas unas sustancias desaparecen y se transforman en otras distintas.
A los componentes que entran en reacción se les llama reactivos y a losobtenidos productos.
Por ejemplo, al arder metano(CH4) con oxígeno (O2) se formadióxido de carbono (CO2) y agua(H2O) , sustancias distintas a lasanteriores.
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Cambios químicos: REACCIÓN QUÍMICA.
• Según la teoría cinético-molecular una reacción química consiste en las roturas de las moléculas de las sustancias iniciales, reordenándose los átomos de forma diferente .
• En la reacción química se produce siempre una transformación energética.
EXPLICACIÓN CINÉTICO MOLECULAR DE LA REACCIÓN
QUÍMICA.•TEORÍA DE LAS COLISIONES
•TEORÍA DEL ESTADO DE TRANSICIÓN
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Teoría de las colisiones
Para que se produzca la reacción química es necesario que las moléculaschoquen.Pero puede ocurrir que dos moléculas choquen entre sí y no se produzcareacción alguna, entonces se dice que el choque no es eficaz o efectivo.
Para que un choque entre moléculas sea eficaz o efectivo es necesario quecumpla dos condiciones:
� Que las moléculas tengan energía cinética suficiente para romper odebilitar adecuadamente sus enlaces
� Que las moléculas al chocar lo hagan con la orientación adecuada paraque se puedan romper los enlaces moleculares.
Cuando se cumplen estas condiciones se verifica la reacción entre lasmoléculas.
Choque eficaz. Las moléculas chocan con la orientación adecuada
Choque no eficaz. Las moléculas, al chocar, no tienen la orientación adecuada
Teoría de las colisiones
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http://www.edu.xunta.es/centros/ieschapela/system/files/reaccion%20quimica.swf
Teoría de las colisiones
Las reacciones químicas pasan por un estado detransición de máxima energía, denominado complejoactivado (complejo de transición) que es un agregadoconstituido por las moléculas reaccionantes y en el quealgunos de los enlaces primitivos se han relajado (oincluso roto) y se han empezado a formar nuevosenlaces.
Es un estado intermedio, de transición, en una reacciónquímica que posee gran energía, tiene acumulada toda laenergía cinética de las moléculas reaccionantes y porello es muy inestable y se descompone inmediatamenteoriginando los productos de reacción.
Teoría del estado de transición
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Ejemplo: Formación de cloruro de hidrógeno
Teoría del estado de transición
Ejemplo: CO + NO2 →CO2 + NO
Teoría del estado de transición
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Teoría del estado de transición
http://www.edu.xunta.es/centros/ieschapela/system/files/reaccion%20quimica.swf
Teoría de las colisiones
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Energía en las Reacciones Químicas
En las reacciones químicas se producen transformaciones de energía,además de materia.En todas las reacciones químicas se produce una rotura y formación deenlaces.
Atendiendo al intercambio de energía en forma de calor con el exterior,las reacciones se clasifican en:
� Exotérmicas : desprenden energía en forma de calor.Ejemplo: Combustión de metano CH4 + 2 O2 → CO2 +2 H2O +890 kJ
� Endotérmicas : absorben energía en forma de calor.Ejemplo: Descomposición de óxido de mercurio 2 HgO + 181 kJ→ 2 Hg + O2
Energía en las Reacciones Químicas
Reacción endotérmica: Absorbe calor
Reacción exotérmica: Desprende calor
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Velocidad de las Reacciones Químicas
La velocidad de una reacción es la rapidez con que los reactivos se transforman en productos.
No todas las reacciones transcurren con la misma velocidad. Algunas reacciones químicas se producen de forma casi instantánea y otras trascurren lentamente.
Por ejemplo, las explosiones y detonaciones son tan rápidas que resulta muy difícil medir su velocidad, sin embargo, el cemento necesita varios días para fraguar, es decir, para endurecer, es una reacción lenta.
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FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN .
VELOCIDAD DE REACCIÓN
Concentración de los reactivos
Temperatura del sistema
Presencia de catalizadores
Naturaleza de los reactivos
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Los factores que determinan la velocidad de reacción son:
� La naturaleza de los reactivos : determina cuál será la energía de activación decada reacción.
Oxidación del sodio Oxidación del hierro
Los factores que determinan la velocidad de reacción son:
� La concentración de los reactivos : la velocidad de una reacciónaumenta con la concentración de los reactivos ya que aumenta elnúmero de choques.
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Los factores que determinan la velocidad de reacción son:
� El estado físico de los reactivos : las reacciones entre gases y entre
sustancias en disolución serán las más rápidas, pues las partículas se
muevan con mayor libertad y velocidad, produciéndose un mayor
número de colisiones entre ellas. Las reacciones de los sólidos con
líquidos o gases no son generalmente muy rápidas, pero si el sólido está
triturado o pulverizado, aumenta la velocidad de reacción, porque al
aumentar la superficie de contacto entre del sólido con el líquido o el
gas, también aumenta el número de choques.
Los factores que determinan la velocidad de reacción son:
� La temperatura : la velocidad de reacción aumenta con la temperatura. Al
aumentar temperatura, aumenta la energía cinética de las partículas (aumenta la
velocidad con que se mueven), con lo que la probabilidad de que se produzcan
choques eficaces es mayor.
� Los catalizadores : son sustancias distintas de los reactivos y productos que
modifican la velocidad de una reacción, recuperándose íntegramente cuando la
reacción finaliza.
Los catalizadores hacen que la reacción transcurra por un camino diferente en
que la energía de activación sea otra. Pueden disminuir la energía de activación,
entonces la velocidad de la reacción aumenta, se llaman catalizadores
positivos ; o pueden aumentar la energía de activación, entonces la velocidad
de la reacción disminuye, se llaman catalizadores negativos .
Pág. 156: ejercicio 27 y 28
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Cálculos estequiométricos en las reacciones químicas
• Los cambios químicos se representan en base a la reacción química:
REACTIVOS INICIALES PRODUCTOS FINALES
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DELA MASA.
• Debido a los estudios de Lavoisier. Que estableció dicho principio en el año 1877.
• “En un sistema aislado ,en el que no entra ni sale materia ,la masa de las sustancias iniciales es idéntica a la masa de las sustancias finales,aunque dichas sustancias sean diferentes”.
mreactivos = mproductos.
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PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DELA MASA.
• Ahora bien, el número de átomos de cada elemento en los reactivos debe ser igual al que existe en los productos
• Esto nos obliga a realizar un ajuste de la ecuación química para que el número de átomos de cada elemento en los reactivos sea igual al que existe en los productos.
Ajuste de reacciones. Ej. Formación del agua.• A los números que hemos añadido para
ajustar la ecuación se les llama coeficientes estequiométricos .
2 H2 + O2 2 H2Onº de átomos en la molécula.
coeficiente estequiométrico(nº de moléculas)• “ las ecuaciones químicas son las
representaciones simbólicas de las reaccionesreales. En ellas, el número de átomos de cadaelemento es el mismo en las sustancias inicialesy en las finales.”
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Ejemplo:Combustión de la gasolina.
• ¿En qué se transforma la gasolina una vez es consumida?.
• ¿Cuáles son los reactivos y los productos de dicha combustión?.
• ¿La masa de dichos productos?,¿Es igual a la masa de los reactivos?.
Reacción de COMBUSTIÓN
• En la reacción de combustión, el combustible y el oxígeno desaparecen apareciendo otras sustancias nuevas como las que forman la cenizas (si quedan),humos y gases invisibles .
Combustible(C,H,O) +O2 CO2 +H2O
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¿Como ajustar una reacción de combustión?
C2H6 + O2 CO2 + H2O
1º.-Ajustamos los átomos de carbono.Ponemos el coeficienteestequiométrico a la molécula dedióxido de carbono, para ajustarestos.
C2H6 + O2 2CO2 + H2O
¿Como ajustar una reacción de combustión?
2º.-Ajustamos los átomos de hidrógeno. Ponemos el coeficiente estequiométrico a la molécula de agua, para ajustar estos.
C2H6 + O2 2CO2 +3 H2O
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¿Como ajustar una reacción de combustión?
3º.-Ajustamos los átomos de oxigeno.Ponemos el coeficiente estequiométrico a la molécula de oxígeno, para ajustar estos.
C2H6 + 7/2 O2 2CO2 +3 H2O!!ojo!!.Frecuentemente
aparecen coeficientes fraccionarios.
Ajuste y representación de la reacción
C2H6 + 7/2 O2 2CO2 +3 H2OPara poder representarla ,eliminamos
el coeficiente fraccionario, multiplicando por dos la ecuación:
2 C2H6 + 7 O2 4CO2 +6 H2O
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• Ejemplo resuelto 1, pág. 138• Pág. 139: ejercicio 2• Pág. 156: ejercicio 31, 32 (sólo ajustar),
33 (sólo ajustar).
Para resolver los problemas de estequiometría
• Lectura cuadro pág. 140• Ejercicios: Repaso de algunos conceptos:
– % riqueza: Página 139 ejemplo resuelto 2 y 3.
– Concentración de una disolución: Página 140 ejemplo resuelto 4.
– Leyes de los gases: Página 140 ejemplo resuelto 5
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PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRÍA
• Página 140: ejemplo resuelto 6 • Página 153: 11, 12• Página 140: problemas 3-5• Página 141: ejemplo resuelto 7, problemas 6 y 7. • Página 142: ejemplo resuelto 8, problemas 8-10. • Página 143: ejemplo resuelto 9, problemas 11 y 12. • Página 154-155: 13-15. • Página 157: 37-51
