El documento describe conceptos clave sobre reacciones químicas, incluyendo que durante una reacción los átomos se rompen y reorganizan formando nuevos enlaces, y que las reacciones se pueden clasificar en formación, descomposición, sustitución, neutralización y redox. También explica conceptos como la velocidad de reacción, catalizadores, energía de las reacciones, leyes de conservación de masa y proporciones, y cálculos estequiométricos usando moles.
3. ¿Qué ocurre con los átomos¿Qué ocurre con los átomos
durante una reacción química?durante una reacción química?
I
I
H
H
I H
I H
4. ¿Qué ocurre con los átomos¿Qué ocurre con los átomos
durante una reacción química?durante una reacción química?
I
1. SE ROMPEN ENLACES
I H
H
2. SE REORGANIZAN LOS ÁTOMOS
I
I
H
H
3. SE FORMAN NUEVOS ENLACES I H
I H
9. CLASIFICACIÓN DE LASCLASIFICACIÓN DE LAS
REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
● Reacciones de formación
● Reacciones de descomposición
● Reacciones de sustitución
● Reacciones de neutralización
● Reacciones redox
10. CLASIFICACIÓN DE LASCLASIFICACIÓN DE LAS
REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
REACCIONES DE FORMACIÓN (síntesis)
A + B → C
hidrógeno nitrógeno amoniaco
H2
+ N2
→ NH3
11. CLASIFICACIÓN DE LASCLASIFICACIÓN DE LAS
REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN
C → B + A
agua hidrógeno oxígeno
H2
O → H2
+ O2
12. CLASIFICACIÓN DE LASCLASIFICACIÓN DE LAS
REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
REACCIONES DE SUSTITUCIÓN
AB + CD → AD + CB
RH + X2
→ RX + HX
13. CLASIFICACIÓN DE LASCLASIFICACIÓN DE LAS
REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
REACCIONES DE NETRALIZACIÓN
(ácido-base)
Ácido + base → sal + agua
HCl + NaOH → NaCl + H2
O
14. CLASIFICACIÓN DE LASCLASIFICACIÓN DE LAS
REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
REACCIONES REDOX
Oxidante + reductor → productos
O0
2
+ Fe0
→ Fe+3
2
O-2
3
16. VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN
La velocidad de reacción es la
magnitud que mide la rapidez
con la que ocurre un proceso
químico.
17. VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN
TEORÍA DE LAS COLISIONES
● La reacción se produce por la colisión
entre las partículas que forman los
reactivos.
● Sólo las colisiones con la orientación
adecuada y la energía suficiente (para
romper los enlaces y formar enlaces
nuevos) darán lugar a los productos
(choques eficaces).
18. VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN
TEORÍA DE LAS COLISIONES
I I H H
I
I
H
H
I
I
H
H
I
H
I
H
CHOQUE
NO
EFICAZ
CHOQUE
EFICAZ
19. VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN
TEORÍA DE LAS COLISIONES
● Aumento de la temperatura.
● Agitación y mezcla eficaz de los
reactivos.
● Aumento de la concentración, presión o
superficie de contacto.
FACTORES QUE INFLUYEN EN
LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
20. VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN
CATALIZADORES
● Sustancias que aumentan significativamente la
velocidad de reacción.
● Importancia biológica e industrial.
21. ENERGÍA DE LASENERGÍA DE LAS
REACCIONES QUÍMICASREACCIONES QUÍMICAS
REACCIÓN
EXOTÉRMICA
Libera calor
al medio
REACCIÓN
ENDOTÉRMICA
Absorbe calor
del medio
22. ENERGÍA DE LASENERGÍA DE LAS
REACCIONES QUÍMICASREACCIONES QUÍMICAS
REACCIÓN
EXOTÉRMICA
La energía liberada por la
formación de enlaces en
los productos es mayor
que la empleada en la
ruptura de enlaces de los
reactivos.
REACCIÓN
ENDOTÉRMICA
La energía absorbida por
la ruptura de enlaces en
los reactivos es mayor que
la liberada en la formación
de enlaces de los
productos.
24. LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICASLEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
CONSERVACIÓN DE LA MASA
La masa de los reactivos es igual a la
de los productos.
25. LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICASLEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS
La masa de los elementos que se
combinan para formar un compuesto
guardan siempre la misma proporción.
H2
+ O2
→ H2
O
1 g 8 g 9 g
2 g 16 g 18 g
26. LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICASLEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES
Las cantidades de un elemento que se
combinan con una cantidad fija de otro
para formar diferentes compuestos
están en una proporción de números
enteros sencillos.
Cobre oxígeno
Óxido de cobre (II) 100 g 25 g CuO
Óxido de cobre (I) 100 g 12.5 g Cu2
O
27. ECUACIÓN QUÍMICAECUACIÓN QUÍMICA
REACTIVOS PRODUCTOS
NO + O2
→ NO2
Monóxido de nitrógeno + oxígeno → dióxido de nitrógeno
La anterior ecuación no está completa. Hay 3
átomos de nitrógeno en los reactivos y sólo dos
en los productos.
No se cumple la conservación de la masa
28. ECUACIÓN QUÍMICAECUACIÓN QUÍMICA
REACTIVOS PRODUCTOS
2 NO + O2
→ 2 NO2
Monóxido de nitrógeno + oxígeno → dióxido de nitrógeno
Para ajustar la ecuación usamos coeficientes
estequiométricos, delante de las fórmulas, para
indicar el número de moléculas que intervienen.
30. ECUACIÓN QUÍMICAECUACIÓN QUÍMICA
AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS
● 1º intentaremos ajustar los elementos que
aparezcan en un solo compuesto a cada lado
de la reacción.
● Cuando uno de los reactivos o productos sea
un elemento libre se ajustará en último lugar.
● Los grupos de átomos que no se modifiquen se
ajustarán como una unidad.
● Se pueden usar coeficientes fraccionarios y
eliminarlos multiplicando por el común
denominador.
31. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
● Es la unidad de cantidad de sustancia del
Sistema Internacional.
● Un mol de cualquier sustancia equivale a
una determinada cantidad fija de
partículas de ella (concretamente 6,022 ·
1023
partículas, un número enorme, que
representamos por NA
).
32. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
● Como, en general, las partículas de una
sustancia tiene una masa diferente a las de
otras sustancias un mol tiene masas diferentes
según la sustancia (pero igual número de
partículas).
● La masa del mol (masa molar) se escogió de
manera que coincide con una cantidad de
gramos igual al número que indica la masa de
una partícula de esa sustancia en unidades de
masa atómica.
33. CÁLCULOS ESTEQUIMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIMÉTRICOS
CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
EJEMPLO:
● La masa atómica del oxígeno es 16 u.
● Una molécula de oxígeno (O2
) pesará:
● 16 x 2 = 32 u
● 32 g de oxígeno (O2
) son 1 mol de O2
.
● Contienen 6,022 · 10 23
moléculas de O2
.
34. CÁLCULOS ESTEQUIMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIMÉTRICOS
CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
EJEMPLO:
● La masa atómica del hidrógeno es 1 u.
● Una molécula de hidrógeno (H2
) pesará:
● 1 x 2 = 2 u
● 2 g de hidrógeno (H2
) son 1 mol de H2
.
● Contienen 6,022 · 10 23
moléculas de H2
.
35. CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
En 32 g de O2
hay igual número de moléculas
de oxígeno que moléculas de hidrógeno hay en
2 g de H2
, porque en esas cantidades
seguimos conservando la relación en masas
que hay entre una molécula individual de O2
(32 u) y una de H2
(2 u).
CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
36. ¿HAS ENTENDIDO LO QUE ES¿HAS ENTENDIDO LO QUE ES
EL MOL?EL MOL?
SÍ NO
37. Si no lo has entendido con átomos y moléculas
vamos a probar con algo más cotidiano: tornillos
y tuercas.
Imagina unas tuercas de 5 gramos
cada una:
Imagina los tornillos que encajan en ellas,
de 12 gramos cada uno:
Si cogemos un montón de tuercas y un montón
de tornillos que guarden la misma relación en
peso que una sola tuerca y un solo tornillo
(5/12) ambos montones contendrán igual
número de piezas.
38. POR EJEMPLO:
50 g de tuercas → 5 x 10 → 10 tuercas
120 g de tornillos → 12 x 10 → 10 tornillos
50 5
120 12
=
500 g de tuercas → 5 x 100 → 100 tuercas
1200 g de tornillos → 12 x 100 → 100 tornillos
500 5
1200 12
=
39. De igual modo 5 kg de tuercas y 12 kg de
tornillos contendrán ambos igual número de
piezas (concretamente 1000) porque seguimos
conservando la relación en masa de las piezas
individuales (5/12).
Esto es lo que hicieron los químicos, para su
unidad de cantidad de sustancia tomaron la
cantidad en gramos numéricamente igual al
peso de una sola partícula, en unidades de
masa atómica, esta es la masa molar de la
sustancia.
40. CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
M = masa molar
m = masa de sustancia
n = número de moles
n =
m
M
m = n · M
CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
41. CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
NA
= Número de Avogadro (6.022 · 10 23
)
N = número de partículas
n = número de moles
n =
N
NA
N = n · NA
CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
42. CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
La concentración de una disolución se suele
expresar en moles de sustancia por litro
(molaridad, M)
M = Molaridad (mol/l)
V = volumen de disolución en litros
n = número de moles
M =
n
V
n = M · V
CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
43. CÁLCULOS EN MOLES Y EN MASACÁLCULOS EN MOLES Y EN MASA
H2
+ O2
→ H2
O
2 moléculas de H2
+ 1 molécula de O2
→ 2 moléculas de H2
O
2 2
x NA
2 moles de H2
+ 1 mol de O2
→ 2 moles de H2
O
2 · 2 g H2
+ 1 · 32 g O2
→ 2 · 18 g H2
O
mol mol mol
4 g de H2
+ 32 de O2
→ 36 g de H2
O
44. CÁLCULOS EN MOLES Y EN MASACÁLCULOS EN MOLES Y EN MASA
El nitrógeno reacciona con hidrógeno para formar
amoniaco. ¿Cuánto hidrógeno se necesitará para formar
100 g de amoniaco?
1º escribimos la ecuación
química y la ajustamos
N2
+ H2
→ NH3
3 2
2º identificamos dato e incógnita Incógnita: ¿g de H2
? Dato: 100 g de NH3
3º establecemos la relación en
moles entre dato e incógnita
3 mol de H2
→ 2 mol de NH3
4º convertimos la relación en
moles en relación en gramos
3 mol x 2g H2
→ 2 mol x 17g NH3
mol mol
6 g de H2
→ 34 g de NH3
5º establecemos la proporcionalidad
con la incógnita y resolvemos
6 g H2
→ 34 g NH3
x g H2
→ 100 g NH3
6 34
x 100
= 6 · 100
34
x =
X = 17,65 g de H2
47. REACCIONES ÁCIDO-BASEREACCIONES ÁCIDO-BASE
FUERZA DE UN ÁCIDO O UNA BASEFUERZA DE UN ÁCIDO O UNA BASE
La fuerza de un ácido o una base viene dada
por la concentración de iones H+
u OH-
que
produce en la disolución.
ÁCIDO FUERTE → Concentración alta de H+
BASE FUERTE → Concentración alta de OH-
48. ESCALA DE pHESCALA DE pH
Escala del 0 al 14 que mide la
concentración de iones H+
en la disolución.
pH = - log [H+
]
pH < 7 → sustancias ÁCIDAS
pH = 7 → sustancias NEUTRAS (pH del agua destilada)
pH > 7 → sustancias BÁSICAS
50. ESTIMACIÓN DEL pH:ESTIMACIÓN DEL pH:
INDICADORES ÁCIDO BASEINDICADORES ÁCIDO BASE
Sustancias que cambian de color según el pH
de la disolución en la que se encuentran.
51. REACCIONES REDOXREACCIONES REDOX
Hay un intercambio de electrones entre los reactivos.
4 Fe0
+ 3 O2
→ 2 Fe2
O3
0 +3 -2
Fe0
→ Fe+3
+ 3 e-
Ha perdido electrones (SE OXIDA), es el REDUCTOR
O0
+ 2 e-
→ O-2
Ha ganado electrones (SE REDUCE), es el OXIDANTE
53. Rafael Ruiz Guerrero
Departamento de Ciencias de la Naturaleza
IES Ricardo Delgado Vizcaíno
Pozoblanco (Córdoba)
www.fqrdv.blogspot.com
rafaruiz.edu@gmail.com
Notas del editor
Se forma un único compuesto a partir de dos o más elementos o compuestos.
Se forman dos o más sustancias a partir de un solo compuesto.
Se forman dos o más sustancias a partir de un solo compuesto.
Un ácido reacciona con una base para formar una sal más agua.
Un ácido reacciona con una base para formar una sal más agua.
Al aumentar la temperatura aumentará el número de choques y la energía de estos por lo que aumentará el número de choques eficaces.
La agitación y mezcla actuará aumentando la posibilidad de choques.
El aumento de concentración en reactivos líquidos o en disolución, el aumento de la presión en reactivos gaseosos o el aumento de la superficie de contacto en reactivos sólidos aumentará el número de choques.
El calor liberado o absorbido en una reacción dada es la misma para una cantidad fija de los reactivos y recibe el nombre de calor de reacción.
En los diagramas de energía la diferencia de energía entre los productos y los reactivos nos da el valor del calor de reacción.
En las reacciones exotérmicas será un valor negativo y positivo en las endotérmicas.
La energía mínima que hay que suministrar para conseguir la rotura de los enlaces en los reactivos y que se inicie la reacción recibe el nombre de energía de activación. En el diagrama de energía puede calcularse como la diferencia entre la energía de los reactivos y el máximo de la curva.
Esta ley surge directamente de que los átomos no pueden ni crearse ni destruirse en la reacción, por lo que se conserva la masa.
Cada molécula de producto está formada por un número determinado de átomos de los reactivos. Ambos números de átomos son los mismos en todas las moléculas y tienen que ser siempre números enteros sencillos.
La ecuación ahora ajustada se leería, dos moléculas de monóxido de nitrógeno reaccionan con una molécula de oxígeno para formar dos moléculas de dióxido de nitrógeno.
La ecuación ahora ajustada se leería, dos moléculas de monóxido de nitrógeno reaccionan con una molécula de oxígeno para formar dos moléculas de dióxido de nitrógeno.
Recordar que la unidad de masa atómica es la doceava parte de la masa de un átomo de carbono 12 (6 protones y 6 neutrones).
La relación en masas que se ha obtenido refleja la proporción entre las masas de reactivos y productos, de acuerdo con la ley de las proporciones definidas.
Para una cantidad dada de uno de los reactivos o de los productos podemos calcular la cantidad de cualquiera de las otras sustancias que intervienen usando una proporcionalidad directa.
La relación en masas que se ha obtenido refleja la proporción entre las masas de reactivos y productos, de acuerdo con la ley de las proporciones definidas.
Para una cantidad dada de uno de los reactivos o de los productos podemos calcular la cantidad de cualquiera de las otras sustancias que intervienen usando una proporcionalidad directa.