Energia

1. Transformaciones
Físicas, Químicas y
Nucleares
3º Practico Física II
ISFD Nº119
16/07/2014
Docente:Días, Hugo.
Alumnos:
 Álvarez,Martín.
 Chacón,Gimena.
 Maza, Verónica.
 Quintana,Matías.

2. 2
Transformaciones Físicas
Choque y elasticidad
El choque en física se define como la colisión entre dos o más cuerpos, o el impacto de dos o
más partículas de las cuales al menos una se encuentra en movimiento. Un choque físico o
mecánico es percibido por una repentina aceleración o desaceleración causada normalmente
por un impacto. Cualquier tipo de contacto directo entre dos cuerpos provoca un choque, lo que
mayormente lo caracteriza es la duración del contacto que, generalmente, es muy corta y es
entonces cuando se transmite la mayor cantidad de energía entre los cuerpos, por lo que el
movimiento de las partículas o cuerpos que chocan cambia bruscamente. (Ej: los autitos
chocadores).
Colisiones
En una colisión intervienen dos objetos que ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos
están muy cerca entre sí o entran en contacto, interaccionan fuertemente durante un breve
intervalo de tiempo. Las fuerzas de éste tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se
caracterizan por su acción intensa y breve. Un caso de este tipo de interacción, por ejemplo, es
la colisión de dos carros que lleven montados parachoques magnéticos. Estos interactúan
incluso sin llegar a tocarse, es lo que se considera colisión sin contacto.
Las fuerzas que se ejercen mutuamente son iguales y de sentido contrario. Si el choque es
elástico se conservan tanto el momento lineal como la energía cinética del sistema, y no hay
intercambio de masa entre los cuerpos, que se separan después del choque. Si el choque es
inelástico la energía cinética no se conserva y, como consecuencia, los cuerpos que colisionan
pueden sufrir deformaciones y aumento de su temperatura.
“En las colisiones inelásticas se conserva el momento, pero uno no puede rastrear la energía
cinética en la colisión, ya que parte de ella se convierte en otras formas de energía. Las
colisiones perfectamente elásticas se conserva la energía cinética, un ejemplo se da en los
gases ideales, contenidos en un recipiente. “
Esto se puede comprobar mediante la tercera Ley de Newton:
3º) Principio de Acción y Reacción:
Si un cuerpo actúa sobre otro con una fuerza (acción), éste reacciona contra aquél con otra
fuerza de igual valor y dirección, pero de sentido contrario (reacción).
Efectos de choque
La mecánica de choque tiene el potencial de dañar, deformar, etc:

3. 3
Características en los choques
• Los dos cuerpos pueden desintegrarse en pedazos
• Puede haber una transferencia de masa
• Las dos masas se pueden unir para formar una sola
• Las masas pueden permanecer invariables. Aun en este caso hay diversas
posibilidades. Los cuerpos pueden permanecer completamente inalterados, como
cuando chocan dos bolas de billar, o bien se pueden deformar, como cuando
chocan dos automóviles.
• Un cuerpo frágil se puede fracturar. Por ejemplo, dos copas de cristal pueden
romperse en caso de colisión una contra la otra. Una cizalla en un motor está
diseñada para la fractura con cierta magnitud de choque.
• Un objeto dúctil se puede doblar por una conmoción (deformar). Por ejemplo, una
jarra de cobre se puede curvar cuando cae en el suelo.
• Algunos objetos no se dañan por un único choque, pero si se produce fatiga en el
material con numerosas repeticiones de choques de bajo nivel.
• Un efecto de choque puede resultar sólo daños menores, que pueden no ser
críticos para su uso. Sin embargo, daños menores acumulados de varios efectos
de choques, eventualmente resultarán en que el objeto sea inutilizable.
• Un choque puede no producir daño aparente de inmediato, pero podría reducir la
vida útil del producto: la fiabilidad se reduce.
• Algunos materiales como los explosivos se pueden detonar con mecánicas de
choque o impacto.
Tipos de choques
En los choque se produce un intercambio de energía entre las partículas, que se emplea para
modificar el movimiento de las mismas. Por este motivo, resulta muy importante analizar como
varia la energía cinética de las partículas que chocan. Teniendo en cuenta la variación de
energía cinética que se produce, los choques se clasifican en elásticos e inelásticos . En los
choque elásticos, las partículas que colisionan únicamente se deforman durante el tiempo que
dura la interacción. Por el contrario, se dice que un choque es inelástico cuando la energía
cinética del sistema no se conserva y una parte de ella se pierde en forma de calor. En los
choques inelásticos las partículas que chocan cambian de forma aunque en ocasiones el
cambio sea inapreciable. Si las partículas que chocan quedan unidas después del choque, los
choques se denominan perfectamente inelásticos. Los diversos tipos de choques se pueden
resumir en la tabla siguiente:

4. 4
La mayoría de los choques son inelásticos en mayor o menor medida, ya que al producirse los
choques, las partículas se deforman y se calientan.
Los únicos choques perfectamente elásticos que se conocen son los que se producen entre las
partículas atómicas, nucleares y fundamentales. Al estudiar los choques resulta difícil conocer
las fuerzas que intervienen en la interacción entre los cuerpos durante el choque. Sin embargo,
aplicando los principios de conservación de la cantidad de movimiento y de la energía y
conociendo las condiciones iniciales antes de producirse el choque. Los choques entre
partículas que se mueven en una sola dirección y en los que esta dirección se conserva antes y
después del choque, reciben el nombre de choques frontales.
Choques elásticos
Los choques elásticos se producen cuando las partículas, después de chocar, recobran su
forma primitiva y se mueven independientemente una de la otra con una determinada
velocidad, conservando la energía cinética. Consideremos dos partículas, de masas
respectivas m1 y m2 que inicialmente se mueven con velocidades v1 y v2 respectivamente y
chocan frontalmente. Mientras dura el choque, las partículas ejercen una sobre otra fuerza que
actúan en la dirección del movimiento, de modo que podemos prescindir del carácter vectorial
de las magnitudes que intervienen y considerar únicamente su sentido. Como en cualquier
choque se conserva las cantidades movimiento del sistema, aplicando el principio de
conservación de la cantidad de movimiento, resulta:
m1 v1 + m2 v2 = m1 v1` + m2 v2`
Agrupando los valores correspondientes a cada partícula, se obtiene:
m1 v1 – m1 v1` = m2 v2 ` - m2 v2
m1 (v1 – v1`) = m2 (v2` - v2)
Choques inelásticos
Se dice que un choque es inelástico cuando se conserva la cantidad de movimiento pero no la
energía cinética. En un choque inelástico, la energía cinética después de un choque es menor
que la energía cinética antes del choque ya que un aparte de la energía cinética se transforma
en calor o en energía potencial de deformación en el choque. Consideremos un choque
perfectamente inelástico, es decir, un choque en el que las partículas quedan unidas después
de la colisión, comportándose después del choque como un único objeto. Por ejemplo, se
CANTIDAD DE
MOVIMIENTO
ENERGIA
CINETICA
SITUACION DE
LOS CUERPOS
DESPUES DEL
CHOQUE
TIPOS DE CHOQUE
SE CONSERVA SE CONSERVA LIBRES ELASTICO
SE CONSERVA NO SE CONSERVA LIBRES INELASTICO
SE CONSERVA NO SE CONSERVA UNIDOS PERFECTAMENTE
INELASTICO

5. 5
puede suponer el caso de un proyectil, que inicialmente lleva una velocidad v2 de tal manera,
que después del choque ambos cuerpos su mueven con velocidad v`. Aplicando el principio de
conservación de la cantidad de movimiento resulta:
 Cantidad de movimiento del sistema antes del choque: m1v1 + m2v2
 Cantidad de movimiento del sistema después del choque: m1v`+ m2v`= (m1 + m2) v`
 Como la cantidad de movimiento se conserva, se tiene: m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v`
Una aplicación práctica muy interesante de los choques perfectamente inelásticos y del
principio de conservación de la energía mecánica lo constituye el denominado péndulo
balística, que se emplea para determinar la velocidad de los proyectiles. El péndulo balística
está formado por un bloque de madera de masa M suspendido de un hilo inextensible, que
oscila alrededor de su posición de equilibrio cuando se les dispara horizontalmente un proyectil
de masa M, que lleva una velocidad desconocida V.
Cuando se produce el impacto, el proyectil queda incrustado en el bloque de madera y el
conjunto formado por el proyectil y el bloque de madera que alcanza el conjunto formado por
las dos masas, se puede deducir la velocidad después del choque V, y, a partir de ella, la
velocidad del proyectil antes del choque V. para determinar el valor V, aplicamos el principio de
conservación de la energía mecánica, suponiendo que no actúan fuerzas no conservativas,
como instante inicial tomaremos aquel en que el sistema formado por el proyectil incrustado en
el bloque comienza su movimiento ascensional y como instante final, aquel en que el sistema
alcanza su máxima altura H.
Energía cinética
Para hablar de choque, primero especifiquemos qué es energía cinética y como la
relacionamos con el fenómeno de choque y elasticidad.
La energía cinética es una magnitud escalar asociada al movimiento de cada una de las
partículas de un sistema. También se puede decir que es el trabajo necesario para acelerar un
cuerpo de una masa determinada desde el reposo, hasta la velocidad indicada.
Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento; es decir, para ponerlo en
movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando
dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo, (manteniendo su energía cinética, salvo que
cambie su velocidad) y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor. En cambio para
que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma
magnitud que su energía cinética. Otro factor que influye en la energía cinética es la masa del
cuerpo.
Para un cuerpo puntual de masa m que se desplaza a una velocidad v la energía cinética viene
dada por la expresión:

6. 6
Energía cinética y temperatura
El movimiento de las partículas (energía cinética) que constituyen la materia, provoca la
transformación de energía, respetando la Ley de conservación de energía (no se crea, ni
destruye energía, solo se transforma). La energía cinética se transforma en energía térmic a,
provocando que un cuerpo tenga mayor o menor temperatura, según sea la velocidad de sus
partículas (a mayor velocidad mayor temperatura, menor velocidad menor temperatura).La
cantidad de energía cinética media que tienen las partículas de un cuerpo se refleja en su
temperatura.
Un aumento en la temperatura de cualquier cuerpo (sólido, líquido o gas) nos informa de un
aumento en la agitación de las partículas del mismo.
Mecánica clásica
La mecánica consiste en el estudio del movimiento, o de la evolución de posición de partículas
o sistemas (muchas partículas) en el tiempo. Actualmente, la mecánica clásica se enmarca
dentro de un marco más general denominados sistemas dinámicos, que involucra el estudio de
la evolución o cambios de estados de variables en el tiempo en sistemas generales.
La mecánica clásica se refiere a fenómenos que ocurren en escalas macroscópicas, es decir,
no incluye fenómenos cuánticos (nivel atómico). Durante el siglo XX, se encontró con varias
limitaciones para explicar nuevos fenómenos. Las subsecuentes soluciones de estas
dificultades implicaron extensiones del campo de estudio de la mecánica, y condujeron a tres
grandes revoluciones intelectuales o cambios de paradigmas científicos:
• Limitación para explicar fenómenos a altas velocidades o a altas energías, lo que
condujo a la teoría de la relatividad.
• Limitación para explicar fenómenos a escala atómicas o microscópica, lo cual dio
origen a la mecánica cuántica.
• Limitación del concepto de predicción en sistemas dinámicos deterministas no
lineales, que condujo al desarrollo del caos y al estudio actual de sistemas
complejos.
Energía cinética en mecánica clásica
• Energía cinética de sistemas de partículas
Para una partícula, o para un sólido rígido que no esté rotando, la energía cinética
va a cero cuando el cuerpo para. Sin embargo, para sistemas que contienen
muchos cuerpos con movimientos independientes, que ejercen fuerzas entre ellos
y que pueden (o no) estar rotando; esto no es del todo cierto. Esta energía es
llamada 'energía interna'. La energía cinética de un sistema en cualquier instante
de tiempo es la suma simple de las energías cinéticas de las masas, incluyendo la
energía cinética de la rotación.

7. 7
• Energía cinética de un sólido rígido en rotación
Para un sólido rígido que está rotando puede descomponerse la energía cinética
total como dos sumas: la energía cinética de traslación (que es la asociada al
desplazamiento del centro de masa del cuerpo a través del espacio) y la energía
cinética de rotación (que es la asociada al movimiento de rotación con cierta
velocidad angular). La expresión matemática para la energía cinética es:
Dónde:
• Energía de traslación.
• Energía de rotación.
• Masa del cuerpo.
• Tensor de (momentos de) inercia.
• Velocidad angular del cuerpo.
• Traspuesta del vector de la velocidad angular del cuerpo.
• Velocidad lineal del cuerpo.
El valor de la energía cinética es positivo, y depende del sistema de referencia que se
considere al determinar el valor (módulo) de la velocidad y . La expresión anterior puede
deducirse de la expresión general:
Cantidad de movimiento
La cantidad de movimiento es el producto de la velocidad por la masa. La velocidad es un
vector mientras que la masa es un escalar. Como resultado obtenemos un vector con la misma
dirección y sentido que la velocidad.
La cantidad de movimiento sirve, por ejemplo, para diferenciar dos cuerpos que tengan la
misma velocidad, pero distinta masa. El de mayor masa, a la misma velocidad, tendrá mayor
cantidad de movimiento.
m = Masa
v = Velocidad (en forma vectorial)
p = Vector cantidad de movimiento
Cantidad de movimiento mecánica clásica
En mecánica clásica la forma más usual de introducir la cantidad de movimiento es mediante
su definición como el producto de la masa de un cuerpo material por su velocidad, para luego
analizar su relación con la Ley de Newton a través del teorema del impulso y la variación de la
cantidad de movimiento.

8. 8
No obstante, luego del desarrollo de la física moderna, esta manera de hacerlo no resulto la
más conveniente para abordar esta magnitud fundamental.
Cantidad de movimiento en mecánica relativista
La constancia de la velocidad de la luz en todos los sistemas inerciales tiene como
consecuencia que la fuerza aplicada y la aceleración adquirida por un cuerpo material no sean
colineales en general. La ley fundamental de la mecánica relativista aceptada es:
F=dp/dt.
El principio de la Relatividad establece que las leyes de la Física conserven su forma en los
sistemas inerciales (los fenómenos siguen las mismas leyes). Aplicando este Principio en la ley
F=dp/dt se obtiene el concepto de masa relativista, variable con la velocidad del cuerpo, si se
mantiene la definición clásica (newtoniana) de la cantidad de movimiento.
Cantidad de movimiento en mecánica cuántica
La mecánica cuántica postula que a cada magnitud física observable le corresponde un
operador lineal auto adjunto , llamado simplemente "observable", definido sobre un dominio de
espacio de Hilbert abstracto. Este espacio de Hilbert representa cada uno de los posibles
estados físicos que puede presentar un determinado sistema cuántico.
Aunque existen diversas maneras de construir un operador asociado a la cantidad de
movimiento, la forma más frecuente es usar como espacio de Hilbert para una partícula el
espacio de Hilbert y usar una representación de los estados cuánticos como funciones de
onda. En ese caso, las componentes cartesianas del momento lineal se definen como:
Elasticidad
La elasticidad es aquella propiedad de un material por virtud de la cual las deformaciones
causadas por el esfuerzo desaparecen al removérselos. Algunas sustancias como los gases
poseen únicamente elasticidad volumétrica, pero los sólidos pueden poseer, además
elasticidad de forma. Un cuerpo perfectamente elástico se concibe como uno que recobra
completamente su forma y dimensiones originales al retirarse el esfuerzo.
Elasticidad lineal
Un caso particular de solido elástico se presenta cuando las tensiones y deformaciones están
relacionadas linealmente; cuando eso sucede se dice que es un sólido elástico lineal. La teoría
de la elasticidad lineal es el estudio de solidos elásticos lineados sometidos a pequeñas
deformaciones de tal manera que además de los desplazamientos y deformaciones sean
“lineales”. Esta teoría es solamente aplicable:
 Sólidos elásticos lineales.

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 Deformaciones pequeñas, es el caso en que deformaciones y desplazamientos están
relacionados linealmente.
Tensión
Es un punto que se define como el límite de la fuerza aplicada sobre una pequeña región sobre
un plano en que contenga al punto alineado del área de la región, es decir la tensión es la
fuerza aplicada por unidad de superficie y depende del punto elegido, del estado tensional del
sólido y de la orientación del plano encogido para cada limite. Puede probarse que la normal al
plano encogido y la tensión en un punto está relacionado por:
tñ=T (n_((ñ) ))
Donde T es el llamado tensor tensión, que fijado a una base vectorial octogonal es
representado por una matriz simétrica.
Deformación
Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por
una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica.
La magnitud más simple para medir la deformación y lo que en ingeniería se llama deformación
axial o deformación unitaria se define como el cambio de longitud por unidad de longitud.
∈= ∆s/s= (s^(1 )-s)/s
Deformación plástica, irreversible o permanente
Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después de retirar la
carga aplicada. Esto sucede porque el material experimenta cambios termodinámicos
irreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica.
Deformación elástica, reversible o no permanente
El cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación.
Comúnmente se entiende por materiales elásticos aquellos que sufren grandes elongaciones
cuando se les aplica una fuerza, como la goma elástica que puede estirarse sin dificultad
recuperando su longitud original una vez que desaparece la carga.
Los metales y aleaciones de aplicación técnica, piedras, hormigones y maderas y en general
cualquier material presenta este comportamiento hasta un cierto valor de la fuerza aplicada; si
bien en los caso apuntados las deformaciones son pequeñas, al retirar la carga desaparece.
Al valor máximo de la fuerza aplicada sobre un objeto para que su deformación sea elástica se
le denomina limite elástico; una ves superado aparecen deformaciones plásticas
comprometiendo la funcionalidad de ciertos elementos mecánicos.

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Energía de deformación
La deformación es un proceso termodinámico en el que la energía interna del cuerpo acumula
energía potencial elástica. A partir de unos ciertos valores de la deformación se pueden
producir transformaciones del material y parte de la energía se disipa en forma de plastificado,
endurecimiento, fractura o fatiga del material.
Ecuaciones constitutivas de Lamé-Hooke
Las ecuaciones de Lamé-Hooke son las ecuaciones constitutivas de un sólido elástico lineal,
homogéneo e isótropo, tienen la forma:
Ciertos materiales muestran un comportamiento sólo aproximadamente elástico, mostrando por
ejemplo variación de la deformación con el tiempo o fluencia lenta. Estas deformaciones
pueden ser permanentes o tras descargar el cuerpo pueden desaparecer (parcial o
completamente) con el tiempo (viscoplasticidad, viscoelasticidad). Además algunos materiales
pueden presentar plasticidad es decir pueden llegar a exhibir pequeñas deformaciones
permanentes.
Ecuaciones de equilibrio
• Equilibrio interno: Cuando las deformaciones no varían con el tiempo, el campo de
tensiones dado por el tensor tensión representa un estado de equilibrio con las
fuerzas de volumen b = (bx,by,bz) en todo punto del sólido, lo cual implica que el
campo de tensiones satisface estas condiciones de equilibrio:
• Equilibrio en el contorno: Además de las últimas ecuaciones deben cumplirse las
condiciones de contorno, sobre la superficie del sólido, que relacionan el vector
normal a la misma n = (nx,ny,nz) (dirigido hacia el exterior) con las fuerzas por
unidad de superficie que actúan en el mismo punto de la superficie f = (fx,fy,fz):
Problema elástico
El problema elástico es el problema físico-matemático de encontrar los desplazamientos y las
tensiones en un sólido deformable elástico .Entendemos por esto, partiendo de la forma original
del sólido, de las fuerzas actuantes sobre el mismo y de los desplazamientos impuestos de
algunos puntos de la superficie del sólido.
Es decir, la propiedad elástica de los materiales está relacionada, con la capacidad de un
sólido de sufrir transformaciones termodinámicas reversibles e independencia de la velocidad
de deformación. Cuando sobre un sólido deformable actúan fuerzas exteriores y éste se
deforma se produce un trabajo de estas fuerzas que se almacena en el cuerpo en forma de
energía potencial elástica y por tanto se producirá un aumento de la energía interna. El sólido
se comportará elásticamente si este incremento de energía puede realizarse de forma
reversible, en este caso se dice que el sólido es elástico.

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Un caso particular de sólido elástico se presenta cuando las tensiones y las deformaciones
están relacionadas linealmente. Cuando eso sucede si dice que el sólido es elástico lineal.
Un problema elástico lineal queda definido por la geometría del sólido, las propiedades de
dicho material, unas fuerzas actuantes y unas condiciones de contorno que imponen
restricciones al movimiento de cuerpo. A partir de esos elementos es posible encontrar un
campo de tensiones internas sobre el sólido (que permitirá identificar los puntos que soportan
más tensión) y un campo de desplazamientos (que permitirá encontrar si la rigidez del
elemento resistente es la adecuada para su uso).
Elasticidad y diseño mecánico
En ingeniería mecánica es frecuente plantear problemas elásticos para decidir la adecuación
de un diseño. En ciertas situaciones de interés práctico no es necesario resolver el problema
elástico completo sino que basta con plantear un modelo simplificado y aplicar los métodos de
la resistencia de materiales para calcular aproximadamente tensiones y desplazamientos.
Cuando la geometría involucrada en el diseño mecánico es compleja la resistencia de
materiales suele ser insuficiente y la resolución exacta del problema elástico inabordable desde
el punto de vista práctico. En esos casos se usan habitualmente métodos numéricos como el
Método de los elementos finitos para resolver el problema elástico de manera aproximada. Un
buen diseño normalmente incorpora unos requisitos de:
• Resistencia adecuada
• Rigidez adecuada
• Estabilidad global y elástica
Elasticidad no lineal
El abandono del supuesto de pequeñas deformaciones obliga a usar un tensor deformación no
lineal y no infinitesimal, como en la teoría lineal de la elasticidad donde se usaba el tensor
deformación lineal infinitesimal de Green-Lagrange.
Si además de eso el sólido bajo estudio no es un sólido elástico lineal nos vemos obligados a
substituir las ecuaciones de Lamé-Hooke por otro tipo de ecuaciones constitutivas capaces de
dar cuenta de la no linealidad material. Además de las mencionadas existen otras no
linealidades en una teoría de la elasticidad para grandes deformaciones.
Deformación
Una deformación elástica finita implica un cambio de forma de un cuerpo, debido a la condición
de reversibilidad ese cambio de forma viene representado por un difeomorfismo. Formalmente
si representa la forma del cuerpo antes de deformarse y la forma del cuerpo después de
deformarse.
Ecuación constitutiva

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Existen muchos modelos de materiales elásticos no lineales diferentes. Entre ellos destaca la
familia de materiales hiperelásticos e isótropos, en los que la ecuación constitutiva puede
derivarse de un potencial elástico W que representa la energía potencial elástica.
Transformaciones Químicas
Los cambios químicos son aquellas modificaciones que afectan la composición de la materia.
Durante una transformación química, se forman nuevas sustancias, con diferente identidad que
las originales. En las transformaciones químicas ocurren reacciones químicas, procesos en los
cuales una o más sustancias se transforman en otra u otras nuevas sustancias. Estos procesos
consisten en un reordenamiento de los átomos, que se agrupan de diferente manera en los
reactivos y en los productos, por lo que su cantidad e identidad se conserva. La ruptura de
enlaces químicos en los reactivos y la formación de nuevos enlaces en los productos está
siempre acompañada de cambios energéticos.
Existen muchas formas de agrupar las reacciones químicas, según sea el criterio que se utilice.
Por ejemplo, si se tienen en cuenta los intercambios energéticos, se pueden distinguir entre
reacciones endotérmicas (aquellas que absorben energía) y reacciones exotérmicas (las que
liberan energía).
Otro criterio para agrupar las reacciones es tener en cuenta su velocidad, ya que las reacciones
pueden ocurrir a velocidades muy diferentes. Hay reacciones muy rápidas, como es el caso de
las explosivas, y otras muy lentas, como la decoloración de la pintura por acción de la luz.
Un tercer criterio considera el tipo de sistemas que forman los reactivos y los productos. Así, se
distinguen las reacciones homogéneas (aquellas que ocurren en sistemas que presentan una
sola fase) de las reacciones heterogéneas (aquellas que ocurren en sistemas que presentan
más de una fase).
También puede considerarse como criterio el que se produzca o no una transferencia de
electrones durante la reacción química. Se denomina reacciones de oxido reducción o
reacciones redox a aquellas en las que se produce esa transferencia. También es posible
agruparlas de acuerdo con algunas características adicionales, lo que no excluye que puedan
encuadrarse en algunos de los tipos de reacciones mencionados anteriormente. Así, se
distinguen:
• Reacciones ácido-base. Se producen por la participación de ácidos y bases.
• Reacciones de precipitación. Ocurren en soluciones, en las cuales se forma un
sólido insoluble que se separa de la solución.
• Reacciones de combustión. Se producen cuando reacciona un combustible con
oxigeno y se libera energía.
• Reacciones de desplazamiento. Un ion o un átomo de un reactivo es desplazado
por otros.

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• Reacciones de síntesis y descomposición. Se forman sustancias, que pueden
ser más complejas o más sencillas que los reactivos. En primer caso, se habla de
síntesis y, en el segundo, de descomposición.
Reacciones Acido-Base
En estas reacciones participan ácidos y bases. Muchos materiales que se usan cotidianamente
son ácidos, por ejemplo, el acido cítrico presente en frutas como el limón; el acido
acetilsalicilico, en las aspirinas; el acido acético presente en el vinagre y el acido ascórbico o
vitamina C. También muchos materiales que se usan comúnmente contienen bases, por
ejemplo, los limpiadores que contienen hidróxido de amonio (NH4OH) o la soda caustica, que
es hidróxido de sodio (NaOH). La soda caustica se utiliza para destapar cañerías.
Ácidos fuertes y ácidos débiles
Algunos ácidos, al disolverse en agua, se disocian totalmente para forman protones y aniones.
Estos ácidos se denominan ácidos fuertes. Un ejemplo es el acido nítrico (HNO3), que se
disocia generando protones (H+) e iones nitrato (NO3-).
Existen ácidos que no se disocian completamente en solución, se denominan ácidos débiles.
Por ejemplo, el acido acético (CH3COOH) presente en el vinagre se disocia generando
protones (H+) e iones acetato (CH3COO-)
En este caso, en la solución se encuentran simultáneamente acido acético (CH3COOH),
protones (H+) e iones acetato (CH3COO-). Esta situación queda indicada en la doble flecha.
Bases fuertes y bases débiles
Algunas bases, por ejemplo, el hidróxido de bario [Ba(OH)2], se disocia completamente en
agua para formar iones metálicos (Ba2+) e iones hidróxido (OH-)
Estas se llaman bases fuertes.
Las bases débiles se caracterizan porque solo una pequeña fracción se ioniza.
Reacción entre un ácido fuerte y una base fuerte
Este tipo de reacción se denomina reacción de neutralización. De ella se obtiene, como
productos, agua y una sal. Por ejemplo, de la reacción entre el acido clorhídrico (HCL) y el
hidróxido de sodio (NaOH) se obtiene una sal, cloruro de sodio (NaCl) acuoso, y agua:
En la solución, el acido clorhídrico, el hidróxido de sodio y el cloruro de sodio están disociados
en iones. Si se consideran los iones, la única reacción que ocurre es:
H+ (ac) + OH- (ac) H2O (l)

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Reacción entre un acido fuerte y una base débil
Al reaccionar un acido fuerte con una base débil, se obtiene, se obtiene como producto una
solución acida. Por ejemplo, en la reacción de acido clorhídrico (HCL) con una base débil,
como hidróxido de amonio (NH4OH), ocurre la siguiente reacción:
HCl (ac) + NH4OH (ac) NH4Cl (ac) + H2O (l)
El NH4Cl en H2O se disocia de la siguiente manera:
NH4Cl (s) NH4+ (ac) + Cl- (ac)
El ion amonio (NH4+) se hidroliza, es decir, reacciona con agua:
NH4+ (ac) + 2 H2O (l) NH4OH (ac) + H3O+ (ac)
Por esta razón, al liberarse H3O+, aparece un desequilibrio entre estos iones oxonio y los iones
oxhidrilos. Una mayor concentración de los primeros hace que la solución sea acida. En esta
reacción, el Cl- no reacciona con el agua.
Reacción entre un acido débil y una base fuerte
Al reaccionar un acido débil con una base fuerte, la solución se hace más básica. Por ejemplo,
si reacciona acido (HCN) con una base fuerte, como el hidróxido de sodio (NaOH), se obtiene
una sal, el cianuro de sodio (NaCN), y agua:
Si se disuelve el cianuro de sodio (NaCN) en agua, se obtienen iones sodio y cianuro:
NaCN (s) Na+ (ac) + CN- (ac)
El cianuro interviene en una reacción de hidrólisis:
CN- (ac) + H2O (l) HCN (ac) + OH- (ac)
El HCN es un acido debil y, por lo tanto, muy poco disociado, de esta manera, aumenta la
concentración de OH- en el agua superando la de los H3O+, y la solución se hace más básica.
Reacción entre un acido débil y una base débil
La solución resultante tiene carácter débilmente acida o débilmente básica, según sea la fuerza
relativa de los reactivos. En el caso especial que se describe, como el acido y la base son
igualmente débiles, la solución resultante es neutra. Un ejemplo de este tipo de reacción es la
del acido acético con el hidróxido de amonio. La ecuación que representa esta reacción es la
siguiente:
- (ac) + NH4+ (ac) + H2O (l)

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Reacciones de precipitación
Las reacciones de precipitación son transformaciones que ocurren en solución, en las que se
forma un sólido insoluble, denominado precipitado, que se separa de la solución y se deposita
en el fondo. Por ejemplo si se hace reaccionar una solución de cromato de potasio
(K2CrO4),de color amarillo, con una solución de nitrato de bario [Ba(NO3)2], incolora, se forma
un precipitado de color marrón amarillento de cromato de bario (BaCrO4). La representación de
esta reacción es la siguiente:
Para poder predecir si en una reacción se formará o no un precipitado es necesario conocer la
solubilidad de cada uno de los productos, es decir, conocer cuál es la máxima cantidad de
soluto que se puede disolver en equilibrio en una cantidad de solvente a una temperatura y una
presión dadas. Este dato se puede hallar en tablas de solubilidad, que registran los valores de
esta propiedad para diferentes sustancias en función de la temperatura.
Reacciones de oxido-reducción
Estas reacciones reciben este nombre porque en ellas hay un cambio en el numero de
oxidación de los elementos. En estas reacciones pueden diferenciarse 2 semireacciones: la de
oxidación y la de reducción, que ocurren simultáneamente.
En las reacciones de oxido-reducción siempre hay un cambio en el número de oxidación de los
elementos. Este cambio se debe a una transferencia de electrones.
En la semireaccion de oxidación, un elemento pierde electrones, por lo que aumenta su
número de oxidación. En la semireaccion de reducción, un elemento gana electrones, por lo
que disminuye su número de oxidación.
Las reacciones de combustión, desplazamiento, desproporción, corrosión, y las electroquímicas
pueden ser todas analizadas como reacciones de oxido-reducción. Los productos de la
oxidación de un compuesto orgánico dependen tanto del compuesto orgánico que se oxida
como de la naturaleza del agente oxidante; así, por ejemplo, el etanol se puede oxidar hasta
aldehído, acido o dióxido de carbono y agua.
Reacciones de combustión
Las reacciones de combustión son reacciones en las que participa el oxigeno molecular como
reactivo y se produce una gran liberación de energía, es decir, son exotérmicas.
Ejemplo: Combustión del metano

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Esta ecuación representa la reacción que se produce cuando se enciende la hornalla de una
cocina o cuando se encienden estufas. En esta reacción, el carbono se oxida y el oxigeno se
reduce.
La reacción de combustión puede darse en los alcanos, los alcoholes, los eteres y en la
mayoría de las sustancias orgánicas. Los alcoholes pueden utilizarse como combustibles
alternativos en vehículos.
Reacciones de desplazamiento
En este tipo de reacciones, un ion o átomo de un compuesto es reemplazado por otro ion o
átomo de otro elemento. Se representan del siguiente modo:
A + BC = AC + B
Donde A, B y C no son símbolos químicos, sino que representan a átomos.
Las reacciones de desplazamiento se clasifican en 3 tipos:
• Desplazamiento de hidrogeno
• Desplazamiento de un metal
• Desplazamiento de un halógeno
Desplazamiento de hidrogeno
El agua y los ácidos contienen hidrogeno, que puede ser desplazado por metales. Los metales
alcalinos y algunos alcalinos térreos como el calcio, el estroncio y el bario pueden desplazar
hidrogeno del agua fría.
Metales menos reactivos como el aluminio y el hierro pueden desplazar hidrogeno del vapor de
agua y muchos metales; aun los que no reaccionan con el agua, pueden desplazar hidrogeno
de ácidos. Sin embargo, algunos metales como el cobre, la plata y el oro no desplazan
hidrogeno, ni siquiera de ácidos.
Desplazamiento de un metal
Un metal que forma parte de un compuesto puede ser desplazado por otro metal que está en
estado libre, o sea que no está unido a ningún elemento.
Cada metal desplaza a cualquiera que esté por debajo del en la tabla de actividades; los
metales que se encuentran debajo del hidrogeno no reaccionan con agua ni con acido.
Desplazamiento de un halógeno
Los halógenos, elementos del grupo 17 de la tabla periódica, se comportan de manera similar
que los metales, unos pueden desplazar a otros de sus halogenuros. La siguiente serie de
elementos muestra el orden decreciente en que los halogenuros pueden desplazarse unos a

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otros; flúor, cloro, bromo, yodo. Por lo tanto, el primero de la serie, el flúor, puede desplazar a
los demás. El poder como agentes oxidantes de estos elementos disminuye a medida que se
avanza en el grupo, el que desplaza a otro es el que se reduce.
Reacciones de combinación
Una reacción de combinación es una reacción en la que dos o más sustancias se combinan
para formar un solo producto. Son ejemplo azufre quemándose en aire para formar dióxido de
azufre, sodio quemándose en cloro para formar cloruro de sodio, aluminio en reacción con el
bromo para formar bromuro de aluminio,
Reacciones de descomposición
Las reacciones de descomposición son lo opuesto de las reacciones de combinación.
Concretamente, una reacción de descomposición es la ruptura de un compuesto en dos o más
componentes.
Reacción de desproporción
La reacción de desproporción es un tipo especial de reacción redox. En una reacción de
desproporción, un mismo elemento en un estado de oxidación se oxida y se reduce al mismo
tiempo. En una reacción de este tipo un reactivo siempre contiene un elemento que puede
tener por lo menos 3 estados de oxidación. El elemento mismo está en un estado de oxidación
intermedio, es decir, pueden existir estados de oxidación superior e inferior para el mismo
elemento.
Es interesante comparar las reacciones redox, con las reacciones acido-base. Ambas
reacciones son similares en cuanto a que las reacciones acido-base implican la transferencia
de protones, en tanto que las reacciones redox transfieren electrones. Sin embargo, en tanto
que las reacciones acido-base son fáciles de reconocer, no hay un procedimiento sencillo que
permita identificar un proceso redox. La única manera segura es mediante la comparación de
los números de oxidación de todos los elementos presentes en los reactivos y los productos.
Cualquier cambio en el número de oxidación garantiza que la reacción sea de carácter redox,
por naturaleza.
Transformaciones Nucleares
Fisión nuclear
Para poder obtener energía manipulando los núcleos de uno o varios átomos podemos hacerlo
de dos formas distintas. Uniendo núcleos de átomos distintos (entonces hablamos de fusión
nuclear) o partiendo núcleos de un determinado átomo (caso de la fisión nuclear)

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En energía nuclear llamamos fisión nuclear a la división del núcleo de un átomo. El núcleo se
convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más
dos o tres neutrones.
La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta 'falta' de
masas (alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se ha convertido en energía según la
ecuación de Einstein (E=mc2). En esta ecuación E corresponde a la energía obtenida, m a la
masa de la que hablamos y c es una constante, la de la velocidad de la luz: 299.792.458 m/s2.
La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón
(fisión inducida), o puede ocurrir espontáneamente debido a la inestabilidad del isótopo (fisión
espontánea).
Reacciones nucleares en cadena
Una reacción en cadena es un proceso mediante el cual los neutrones que se han liberado en
una primera fisión nuclear producen una fisión adicional en al menos un núcleo más. Este
núcleo, a su vez produce neutrones, y el proceso se repite.
Estas reacciones en cadena pueden ser controladas o incontroladas. Las reacciones
controladas serían las reacciones nucleares producidas en centrales nucleares en que el

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objetivo es generar energía eléctrica de forma constante. Las reacciones nucleares
incontroladas se dan en el caso de armas nucleares.
Si en cada fisión provocada por un neutrón se liberan dos neutrones más, entonces el número
de fisiones se duplica en cada generación. En este caso, en 10 generaciones hay 1.024
fisiones y en 80 generaciones aproximadamente 6 x 1023 fisiones.
Masa crítica
La masa crítica es la cantidad mínima de material fisionable para que se mantenga una
reacción nuclear en cadena.
Aunque en cada fisión nuclear se producen entre dos y tres neutrones, no todos neutrones
están disponibles para continuar con la reacción de fisión; algunos se pierden. Si los neutrones
liberados por cada reacción nuclear se pierden a un ritmo más rápido de lo que se forman por
la fisión, la reacción en cadena no será auto sostenible y se detendrá.
La cantidad de masa crítica de un material fisionable depende de varios factores: propiedades
físicas, propiedades nucleares, de su geometría y de su pureza.
Una esfera tiene la superficie mínima posible para una masa dada, y por tanto, reduce al
mínimo la fuga de neutrones. Si además bordeamos el material fisionable con un reflector de
neutrones se pierden muchos menos neutrones y se reduce la masa crítica.
La fisión nuclear controlada
Para mantener un control sostenido de reacción nuclear, por cada 2 o 3 neutrones puestos en
libertad, sólo a uno se le debe permitir dar a otro núcleo de uranio. Si esta relación es inferior a
uno entonces la reacción va a morir, y si es más grande va a crecer sin control (una explosión
atómica). Para controlar la cantidad de neutrones libres en el espacio de reacción debe estar
presente un elemento de absorción de neutrones. La mayoría de los reactores son controlados
por medio de barras de control hechas de neutrones de un fuerte material absorbente, como el
boro o el cadmio.

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Además de la necesidad de capturar neutrones, los neutrones a menudo tienen mucha energía
cinética (se mueven a gran velocidad). Estos neutrones rápidos se reducen a través del uso de
un moderador, como el agua pesada y el agua corriente. Algunos reactores utilizan grafito
como moderador, pero este diseño tiene varios problemas. Una vez que los neutrones rápidos
se han desacelerado, son más propensos a producir más fisiones nucleares o ser absorbidos
por las barra de control.
Fisión nuclear espontánea
En este tipo de reacciones no es necesaria la absorción de un neutrón exterior. En
determinados isótopos del uranio, y sobre todo del plutonio, tienen una estructura atómica tan
inestable que se fisiona espontáneamente.
La tasa de la fisión nuclear espontánea es la probabilidad por segundo que un átomo dado se
fisione de forma espontánea - es decir, sin ninguna intervención externa. El plutonio 239 tiene
una muy alta tasa de fisión espontánea en comparación con la tasa de fisión espontánea de
uranio235.

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Bibliografía:
 Quimica Raymond Chang, 10ª Edicion.
 Estrada Polimodal Quimica.
 Energía Nuclear: http://energia-nuclear.net/como_funciona/fision_nuclear.html
 Wikipedia.
 Experimentos de Quimica: http://fq-experimentos.blogspot.com.ar