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Fotos de luzes californianas


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Este aviso fue puesto el 27 de agosto de 2013.

Una reacción química, también llamada cambio químico o fenómeno químico, es todo en el cual dos o más (llamadas reactantes o ), se transforman, cambiando su y sus , en otras sustancias llamadas productos.​ Los reactantes pueden ser o . Un ejemplo de reacción química es la formación de producida al reaccionar el del aire con el de forma natural, o una cinta de al colocarla en una llama se convierte en , como un ejemplo de reacción inducida.

A la representación simbólica de cada una de las reacciones se le denomina .​

Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de presente, la y la total.

Índice

Fenómeno químico[]

Se llama fenómeno químico a los observables y posibles de ser en los cuales las intervinientes cambian su al entre sí.​ Las reacciones químicas implican una interacción que se produce a nivel de los de las sustancias intervinientes. Dicha interacción es el .

En estos fenómenos, no se conserva la , se transforma su , manifiesta , no se observa a simple vista y son ,​ en su mayoría.

La sustancia sufre modificaciones irreversibles. Por ejemplo, al quemarse, un papel no puede volver a su estado original. Las resultantes formaron parte del papel original, y sufrieron una alteración química.

Véanse también: y .

Clases de reacciones[]

Reacciones de la química inorgánica[]

Desde un punto de vista de la se pueden postular dos grandes modelos para las reacciones químicas de los : reacciones o de (sin cambios en los ) y (con cambios en los estados de oxidación).​ Sin embargo podemos clasificarlas de acuerdo con los siguientes tres criterios:

Reacciones según estructura Nombre Descripción Representación Ejemplo De síntesis o de combinación Donde los reactivos se combinan entre sí para originar un producto diferente​

A + B → C

(siendo A y B reactivos cualesquiera y C el producto formado) 2 Na (s) + Cl2 (g) → 2 NaCl (s) De descomposición​ Descomposición simple Una sustancia compuesta se desdobla en sus componentes

A → B + C

(inversa de la síntesis, y A es un compuesto que se descompone en los reactivos que lo componen, B y C.)

CO2 (g) → CO2 (g) C(s) + O2 (g)

Mediante un reactivo Una sustancia requiere un reactivo, para su descomposición.

AB + C → AC + BC

(el compuesto AB reacciona con el reactivo C, para originar los compuestos AC y BC) 2 ZnS (S) + 3 O2 (g) → 2 ZnO (S) + 2 SO2 (g) De sustitución o desplazamiento​ Una sustancia sustituye el lugar de alguno de los componentes de los reactivos, de tal manera que el componente sustituido queda libre.

AB +C → AC + B

(donde el compuesto AB reacciona con el reactivo C para formar el compuesto AC y liberar B) Pb (NO3)2 (ac) + 2 KI (ac) → Pbl2 (s) + 2 KNO3 (ac) De doble sustitución (o de doble desplazamiento) Se presenta un intercambio entre los elementos químicos o grupos de elementos químicos de las sustancias que intervienen en la reacción química.

AB + CD → AC + BD

Pb (NO3)2 (ac) + 2 KI (ac) → Pbl2 (s) + 2 KNO3 (ac) Reacciones según la energía intercambiada Criterio Descripción Ejemplo Intercambio en forma de calor​ Reacciones exotérmicas que desprenden calor del sistema de reacción Reacciones endotérmicas reacciones en las que se absorbe o se requiere calor para llevarse a cabo. Intercambio en forma de luz​ Reacciones endoluminosas que requieren el aporte de energía luminosa o luz al sistema para llevarse a cabo. Reacciones exoluminosas reacciones que al llevarse a cabo manifiestan una emisión luminosa Combustión del :

2Mg+O2 + ΔH → 2MgO + Luz

Intercambio en forma de energía eléctrica​ Reacciones endoeléctricas que requieren el aporte de energía eléctrica para que puedan tener lugar. Reacciones exoeléctricas aquellas reacciones químicas en las que el sistema transfiere al exterior energía eléctrica. ( o ) Combustión (azul) y calcinación (naranja) Reacción de fotosíntesis Electrolisis del agua Reacción de pila comercial Reacciones según la partícula intercambiada Nombre Descripción Ejemplo Reacciones ácido-base Aquellas reacciones donde se transfieren protones HCl(aq) + NaOH(aq) → H2O(l) + NaCl(aq) Reacciones de oxidación-reducción Son las reacciones donde hay una transferencia de electrones entre las especies químicas Mn2(aq) + BiO3-(s) → Bi3(aq) + MnO4-(aq)

Reacciones de la química orgánica[]

Artículo principal:

Respecto a las reacciones de la , nos referimos a ellas teniendo como base a diferentes tipos de como , , , , , , entre otras; que encuentran su , y/o en el que contienen y este último será el responsable de los cambios en la estructura y composición de la materia. Entre los grupos funcionales más importantes tenemos a los y a los grupos , y .

Factores que afectan la velocidad de reacción[]

Artículo principal:

  • Naturaleza de la reacción: Algunas reacciones son, por su propia naturaleza, más rápidas que otras. El número de especies reaccionantes, su las partículas que forman se mueven más lentamente que las de gases o de las que están en , la complejidad de la reacción, y otros factores pueden influir enormemente en la velocidad de una reacción. Por ejemplo, la reacción de los con sustancias como el o el es inmediata al ser los primeros mencionados bastante reactivos.
  • : La velocidad de reacción aumenta con la concentración, como está descrito por la y explicada por la . Al incrementarse la concentración de los reactantes, la de también se incrementa.
  • : La velocidad de las reacciones gaseosas se incrementa muy significativamente con la presión, que es, en efecto, equivalente a incrementar la concentración del gas. Para las reacciones en fase condensada, la dependencia en la presión es débil, y solo se hace importante cuando la presión es muy alta.
  • : El orden de la reacción controla cómo afecta la concentración (o presión) a la velocidad de reacción.
  • : Generalmente, al llevar a cabo una reacción a una temperatura más alta provee más energía al sistema, por lo que se incrementa la velocidad de reacción al ocasionar que haya más colisiones entre partículas, como lo explica la . Sin embargo, la principal razón porque un aumento de temperatura aumenta la velocidad de reacción es que hay un mayor número de partículas en colisión que tienen la necesaria para que suceda la reacción, resultando en más colisiones exitosas. La influencia de la temperatura está descrita por la . Como una , las velocidades de reacción para muchas reacciones se duplican por cada aumento de 10  en la temperatura,​ aunque el efecto de la temperatura puede ser mucho mayor o mucho menor que esto. Por ejemplo, el carbón arde en un lugar en presencia de oxígeno, pero no lo hace cuando es almacenado a . La reacción es espontánea a temperaturas altas y bajas, pero a temperatura ambiente la velocidad de reacción es tan baja que es despreciable. El aumento de temperatura, que puede ser creado por una cerilla, permite que la reacción inicie y se caliente a sí misma, debido a que es . Esto es válido para muchos otros combustibles, como el , , , etc.

La velocidad de reacción puede ser independiente de la temperatura () o disminuir con el aumento de la temperatura (). Las reacciones sin una barrera de activación (por ejemplo, algunas reacciones de ) tienden a tener una dependencia de la temperatura de tipo anti Arrhenius: la disminuye al aumentar la temperatura.

  • : Muchas reacciones tienen lugar en solución, y las propiedades del solvente afectan la velocidad de reacción. La también tiene efecto en la velocidad de reacción.
  • e : La radiación electromagnética es una forma de energía. Como tal, puede aumentar la velocidad o incluso hacer que la reacción sea espontánea, al proveer de más energía a las partículas de los reactantes. Esta energía es almacenada, en una forma u otra, en las partículas reactantes (puede romper enlaces, promover moléculas a estados excitados electrónicos o vibracionales, etc), creando especies intermediarias que reaccionan fácilmente. Al aumentar la intensidad de la luz, las partículas absorben más energía, por lo que la velocidad de reacción aumenta. Por ejemplo, cuando el reacciona con gaseoso en la oscuridad, la velocidad de reacción es muy lenta. Puede ser acelerada cuando la es irradiada bajo luz difusa. En luz solar brillante, la reacción es explosiva.
  • : La presencia de un catalizador incrementa la velocidad de reacción (tanto de las reacciones directa e inversa) al proveer de una trayectoria alternativa con una menor . Por ejemplo, el cataliza la del con el a temperatura ambiente. La es si el catalizador está en una fase similar a los reactivos y si está en una fase diferente.
  • : El consiste en una velocidad de reacción diferente para la misma molécula si tiene diferentes, generalmente isótopos de , debido a la diferencia de masa entre el y el , ya que más pesado conlleva generalmente a menor frecuencia vibracional de estos, por lo que es requerida mayor cantidad de energía para hacer frente a la mayor para romper el enlace.
  • Superficie de contacto: En las , que se dan por ejemplo durante , la velocidad de reacción aumenta cuando el área de la superficie de contacto aumenta. Esto es debido al hecho de que más partículas del sólido están expuestas y pueden ser alcanzadas por moléculas reactantes.
  • : El mezclado puede tener un efecto fuerte en la velocidad de reacción para las reacciones en fase homogénea y heterogénea.

Rendimiento químico[]

Artículo principal:

La cantidad de producto que se suele obtener de una reacción química, es menor que la cantidad teórica. Esto depende de varios factores, como la pureza del reactivo; las reacciones secundarias que puedan tener lugar (es posible que no todos los productos reaccionen), la recuperación del 100 % de la muestra es prácticamente imposible.

El rendimiento de una reacción se calcula mediante la siguiente fórmula:

r e n d i m i e n t o ( % ) = c a n t i d a d r e a l d e p r o d u c t o c a n t i d a d i d e a l d e p r o d u c t o ⋅ 100 {\displaystyle \mathrm {rendimiento(\%)={\frac {\;cantidad\;real\;de\;producto}{\;cantidad\;ideal\;de\;producto}}\cdot 100} } {\displaystyle \mathrm {rendimiento(\%)={\frac {\;cantidad\;real\;de\;producto}{\;cantidad\;ideal\;de\;producto}}\cdot 100} }

Cuando uno de los reactivos esté en exceso, el rendimiento deberá calcularse respecto al . Y el rendimiento depende del calor que expone la reacción.

Grado de avance de la reacción y afinidad[]

Una reacción se puede representar mediante la siguiente expresión matemática:

∑ i = 1 N ν i [ C i ] = 0 {\displaystyle \sum _{i=1}^{N}{\nu _{i}[C_{i}]}=0} {\displaystyle \sum _{i=1}^{N}{\nu _{i}[C_{i}]}=0}

donde ν i {\displaystyle \nu _{i}} {\displaystyle \nu _{i}} son los de la reacción, que pueden ser positivos (productos) o negativos (reactivos). La ecuación presenta dos formas posibles de estar químicamente la naturaleza (como suma de productos o como suma de reactivos).

Si d m i {\displaystyle \mathrm {d} m_{i}} {\displaystyle \mathrm {d} m_{i}} es la masa del producto que aparece, o del reactivo que desaparece, resulta que:

{ 1 M i d m i ν i } i = 1 N = d ξ , {\displaystyle \left\{{\frac {1}{M_{i}}}{\frac {dm_{i}}{\nu _{i}}}\right\}_{i=1}^{N}=\mathrm {d} \xi ,} {\displaystyle \left\{{\frac {1}{M_{i}}}{\frac {dm_{i}}{\nu _{i}}}\right\}_{i=1}^{N}=\mathrm {d} \xi ,}

constante ∀ i {\displaystyle \forall i} {\displaystyle \forall i}. M i {\displaystyle M_{i}} {\displaystyle M_{i}} sería la masa molecular del compuesto correspondiente y ξ {\displaystyle \xi } \xi se denomina . Este concepto es importante pues es el único grado de libertad en la reacción.

Cuando existe un equilibrio en la reacción, la es un mínimo, por lo que:

δ G = ∑ k μ k ν k d ξ = − A d ξ = 0 , {\displaystyle \delta G=\sum _{k}{\mu _{k}\nu _{k}}\mathrm {d} \xi =-{\mathcal {A}}\mathrm {d} \xi =0,} {\displaystyle \delta G=\sum _{k}{\mu _{k}\nu _{k}}\mathrm {d} \xi =-{\mathcal {A}}\mathrm {d} \xi =0,}

permite entender que la es nula.

Véase también[]

Referencias[]

  1. Gayé, Jesús Biel (1997). . Reverte.  . Consultado el 4 de marzo de 2018. 
  2. Loyola, María Dolores de la Llata (2001). . Editorial Progreso.  . Consultado el 4 de marzo de 2018. 
  3. Regalado, Víctor Manuel Ramírez (2016). . Grupo Editorial Patria.  . Consultado el 4 de marzo de 2018. 
  4. Baldor, F. A.; Baldor, F. J. (1 de enero de 2002). . SELECTOR.  . Consultado el 4 de marzo de 2018. 
  5. Moeller, Therald (1981). . Reverte.  . Consultado el 4 de marzo de 2018. 
  6. ↑ Tortora, Gerard J.; Funke, Berdell R.; Case, Christine L. (2007). . Ed. Médica Panamericana.  . Consultado el 4 de marzo de 2018. 
  7. ↑ Andrés, Dulce María; Guerra, Francisco Javier (2015-06). . Editex.  . Consultado el 4 de marzo de 2018. 
  8. Connors, Kenneth. Chemical Kinetics, 1990, VCH Publishers, pág. 14.

Enlaces externos[]



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