1. El documento trata sobre la energía en las reacciones químicas y los factores que afectan la velocidad de reacción. 2. Explica conceptos como la energía de enlace, la energía de activación, y cómo factores como la temperatura, presión y concentración afectan la velocidad de reacción. 3. También discute los tipos de enlaces químicos y reacciones, y el papel de los catalizadores en acelerar las reacciones químicas.

1. QUIMICA
2
ING. LUIS
MONREAL

2. LA ENERGÍA EN LAS
REACCIONES
QUÍMICAS

4. ¿Cuál es el costo energético de la
formación y ruptura de los enlaces
químicos?
En química un enlace es la fuerza que
mantiene unidos a los átomos para formar
moléculas o formar sistemas cristalinos y
moléculas para formar los estados
condensados de la materia, dicha fuerza es
de naturaleza electromagnética,
predominante fuerza eléctrica.

6. Ruptura de enlaces
Homolíticas: Son aquellas en las que se
quitan o se proporcionan los
electrones del par enlazante
individualmente, tanto si se rompen
enlaces. O se forman

7. Heterolíticas: Son aquellas en las
cuales los electrones enlazantes se
quitan o se proporcionan en pares.
Tanto si se rompen enlaces.

9. Formación de enlaces
La energía de enlace (EE) es la energía
total promedio que se desprendería
por la formación de un mol de enlaces
químicos, a partir de sus fragmentos
constituyentes (todos en estado
gaseoso).

13. la energía total promedio
que se necesita para
romper un mol de
enlaces dado

14. Los enlaces más fuertes,
o sea los más estables,
tienen energías de enlace
grandes.

16. Los enlaces químicos
principales son:
enlaces
covalentes, metálicos e
iónicos.

18. puente de hidrógeno, éste
no es un enlace real sino
una atracción
intermolecular de más baja
energía que un enlace
químico.

20. Las atracciones
intermoleculares (fuerzas de
Van der Waals),

22. comprenden las ion dipolo,
las dipolo-dipolo, y las fuerzas de
dispersión de London que son
atracciones típicamente más débiles
que las atracciones en un enlace
químico.

24. ¿Qué es la energía de
activación?

25. La Energía de Activación (EE) es la energía
mínima necesaria para
iniciar una reacción.
Las sustancias precisan una cierta energía
de activación puesto que tienen
que vencer primero las fuerzas de
repulsión, vibración, traslación, etc. que
existen
entre los átomos de las moléculas que van
a reaccionar.

29. Tipos de sistemas e
interacciones sistema entorno.
Según la relación que establecen
con el medio ambiente:

31. Sistemas cerrados: Se caracterizan por su
hermetismo, que hace que no
ocasionen ningún intercambio con el ambiente que se
encuentra a su alrededor,
por lo que no se ven afectados por el mismo. Esto
hace que tampoco los sistemas
ejerzan influencia alguna en el medio ambiente que
los rodea. Los sistemas
cerrados entonces, se caracterizan por poseer un
comportamiento totalmente
programado y determinado y la materia y energía que
intercambian con el
ambiente que los rodea es mínima.

32. Sistemas abiertos: Estos sí establecen intercambios con el medio
ambiente que
los rodea. Para lograr esto se valen de salidas y entradas por medio de
las que intercambian, de manera constante, energía y materia con el
medio ambiente.
Este vínculo que se establece hace que los sistemas abiertos deban ser
sumamente adaptativos a las cualidades del ambiente del cual
dependen, sino es así, no logran la supervivencia. Esta dependencia con
lo ajeno hace que no puedan existir de forma aislada y que deban
adaptarse por medio de la organización y del aprendizaje a los cambios
externos.

35. CALOR VS
TEMPERATURA

40. El frio es
ausencia de calor

42. Reacciones endotérmica y
exotérmica.
Reacciones endotérmicas
El prefijo endo significa “hacia
adentro”. Por lo tanto se entiende que
las reacciones endotérmicas son
aquellas que absorben energía en
forma de calor.

45. 1. La descomposición química del
agua en hidrógeno y oxígeno.
2. La fotosíntesis de las plantas.
3. La producción de ozono.
4. La reacción del hierro con el
azufre para obtener sulfuro
ferroso.
5. La descomposición del dióxido
de carbono para obtener carbono y
oxígeno.

48. Reacciones exotérmicas
El prefijo exo significa “hacia fuera”.
Por lo tanto entendemos que las
reacciones exotérmicas son aquellas
que liberan energía en forma de calor.

49. 1. La respiración de los seres vivos.
2. La oxidación de los metales.
3. La formación del dióxido de
carbono
4. La formación de la molécula de
agua.
5. La combustión de los
compuestos orgánicos.

54. Energía de activación y energía de reacción.
Las sustancias poseen una energía latente, de la
misma forma que un cuerpo
posee una energía potencial. La suma de estas
energías calorífica y latente se
llama contenido calorífico de una sustancia,
conocido también como entalpia.
El calor de reacción es la cantidad de calor
transferido durante una reacción. Este
es igual a la diferencia entre la energía potencial
o contenido calorífico de
reactantes y productos, y está dado por la
siguiente expresión matemática:

57. ∆𝐻 = 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 - 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠

59. H = Calor de reacción o
incremento de entalpia
H = Entalpia, contenido calorífico o
energía potencial química.

60. El calor de formación (Hf) se define como la
diferencia entre el contenido
calorífico de un compuesto y el contenido
calorífico de los elementos que los
constituyen. Se expresa en Kcal por mol del
compuesto, a 25° C y una atmosfera
de presión.
Dependiendo de que el signo de calor sea
positivo o negativo, las reacciones
termoquímicas se clasifican en reacciones
exotérmicas y reacciones
endotérmicas.

63. La ley de Hess en termodinámica es empleada
para comprobar indirectamente
el calor de reacción, y según el precursor de
esta ley el químico suizo Germain
Henri Hess en 1840 instituye que, si un proceso
de reactivos reaccionan para dar
un proceso de productos, el calor de reacción
liberado o absorbido es
independiente de si la reacción se realiza en uno
o más períodos. Es decir, que el
calor de reacción solo necesita de los reactivos y
los productos, o también que el
calor de reacción es una función de estado.

68. 1. Utilizar ecuaciones termoquímicas
2. Balancear las ecuaciones
3. Indicar la cantidad de calor absorbido o
cedido durante la reacción,
mediante los calores de formación Hf
determinados a 25 ° C.
4. Indicar el estado físico de los reactantes
y los productos.

72. Actividades: Calcular el calor de
reacción para cada una de las
siguientes
reacciones, a partir de los calores de
formación dados en la tabla; indicar en
cada
caso si la reacción es endotérmica o
exotérmica.

74. caloria

78. Caloría
Desde el punto de vista de la ciencia, las calorías
son una unidad de energía, la necesaria para
subir la temperatura de un gramo de agua de
14,5 a 15,5 grados Celsius estando a nivel del
mar. La caloría es parte del Sistema técnico de
unidades, y normalmente se mide en
kilocalorías o Kcal. En la mayoría de las ciencias
hoy en día se utiliza como medida de energía el
joule (del Sistema Internacional de unidades), y
las calorías básicamente continúan siendo
usadas
en el ámbito de la nutrición.

84. CINÉTICA QUÍMICA
¿POR QUÉ ALGUNAS REACCIONES
OCURREN CASI INSTANTÁNEAMENTE,
MIENTRAS QUE OTRAS PUEDEN
TARDAR AÑOS?

86. Rapidez de reacción, ¿qué mide y cuál
es su importancia?

87. En el tema anterior se ha estudiado el efecto térmico
que acompaña a una reacción química, así como la
posibilidad de predecir si la reacción puede o no tener
lugar espontáneamente. Pero, de todo esto, no puede
deducirse nada sobre
la rapidez con que transcurre la reacción. Puede darse
el caso de que una reacción muy exotérmica, sea muy
lenta, en determinadas circunstancias. Así, por
ejemplo, el carbón, cuya combustión libera gran
cantidad de calor, no sufre reacción apreciable, en
contacto con el oxígeno del aire, en condiciones
ordinarias.

89. En la mayoría de los casos interesa acelerar las
reacciones químicas, como ocurre
en la fabricación industrial de productos, o en la
curación de una herida o una
enfermedad, o en el crecimiento de las plantas o
maduración de frutos. Pero hay
también casos en los que lo que interesa es
retardar una reacción perjudicial,
como, por ejemplo, la corrosión del hierro y
otros metales, la putrefacción de
alimentos, el retraso de la caída del cabello, o
retrasar la vejez, etc.

91. En el caso de reacciones competitivas, es decir, cuando al
mezclar dos sustancias son posibles varias reacciones, la reacción
predominante es la más rápida. Así, por ejemplo, el alcohol
etílico puede deshidratarse originando o etileno o éter
etílico. A temperatura elevada se obtiene sobre todo el primero,
porque su velocidad de reacción es más rápida. Al enfriar ocurre
lo contrario.
Por todo esto, es muy importante conocer como ocurren las
reacciones químicas y los factores que afectan a la velocidad de
reacción. La parte de la química que estudia estas cuestiones se
llama cinética química o cinetoquimica.

92. La Cinética Química es la rama de la
química que estudia cuantitativamente
la
rapidez de una reacción química y el
estudio de los factores que
determinan o
controlan la rapidez de este cambio
químico.

93. En esta definición vemos que su objetivo es doble:
Estudiar la velocidad de reacción y los factores que la
modifican con el fin de poder acelerar las favorables y
retardar las indeseables (como, por ejemplo, la
putrefacción de alimentos, oxidación del hierro etc.).
Acumular resultados experimentales que permitan
proponer el mecanismo por el que ocurre la reacción,
para comprender mejor como se producen las
reacciones y poder controlarlas de un modo más eficaz.

94. En una reacción química, los reactivos
se van transformando en productos,
con el
transcurso del tiempo. . ¿Cómo se
mide la rapidez de esta
transformación? Para
ello se utiliza el término de velocidad
de reacción cuyo significado es
análogo al de
otro tipo de velocidad.

95. La velocidad de reacción representa la
cantidad de uno de los reactivos que
desaparece en un intervalo de tiempo,
o bien la cantidad de uno de los
productos que se forman en un
intervalo de tiempo. En lugar de
cantidad de sustancia (en moles), se
utilizan casi siempre concentraciones,

96. mol/litro. Como unidad de tiempo se
emplea generalmente el segundo. Por
tanto la velocidad de reacción se
expresa normalmente en
mol/litro.seg
.

97. Para una reacción
genérica expresada por:
aA + bB → cD + dD

100. Puesto que los reactivos desaparecen
será negativo y por tanto la definición
implica un valor positivo de la
velocidad de reacción.
La velocidad de las reacciones
químicas varía bastante con el tiempo.
Esto hace
que tengamos que utilizar el concepto
de:

102. La velocidad de una reacción puede
expresarse en función de la concentración
de cualquiera de los reactivos o
productos, por lo que para que este valor
sea siempre positivo se antepone un signo
menos cuando se expresa en función de
los reactivos, pues su variación de
concentración es negativa al desaparecer
con el paso del tiempo.

111. Temperatura
El dato experimental más inmediato que se conoce
sobre las reacciones químicas es que la velocidad de
reacción aumenta con la temperatura, con muy pocas
excepciones. En general, al aumentar la temperatura
unos 10° C, la velocidad suele duplicarse. Al
aumentar la temperatura, aumentara la energía
cinética de las moléculas reaccionantes por lo que se
dan más choques porque se mueven más rápido, y
también habrá más moléculas con energía suficiente
para superar la barrera de la energía de activación,
por lo que aumenta la velocidad de reacción.

114. Presión
En reacciones entre gases, un aumento de presión
implica un aumento de la
concentración y por lo tanto un aumento de velocidad.
Concentración
Según la ecuación de velocidad, vemos que la velocidad
es mayor cuanto mayor sea la concentración de los
reactivos. Concentraciones altas, aumentan el números
de colisiones y por lo tanto de choques eficaces,
aumentando la
velocidad. La velocidad de reacción será proporcional a
la concentración de cada uno de los reactivos.

115. Reflexionemos el papel que juega el
exceso de una de las sustancias
reaccionantes: la cantidad de sustancia
de producto formado dependerá solo
del reactivo limitante, por lo que no es
posible aumentar la cantidad de
productoformado pero si la velocidad
de la reacción.

116. Catalizadores
Los catalizadores son sustancias que modifican la velocidad de una reacción
química sin cambiar el producto final de la misma. Habitualmente los catalizadores
se recogen al final de la reacción sin que hayan cambiado, por lo que se necesitan
cantidades muy pequeñas, pero con el tiempo experimentan un proceso de
desgaste o incluso "envenenamiento" que les hace inservibles, sobre todo cuando
trabajan a alta temperatura, ya que se volatilizan lentamente.
Un catalizador no puede provocar una reacción que no se pueda realizar por sí
misma. Prácticamente hay un catalizador para cada reacción: son específicos de cada
una, haciendo que la energía de activación sea menor.
La forma de actuar los catalizadores consiste en cambiar el mecanismo de la
reacción, proporcionando un camino más simple. Toman parte activa en la
reacción, formando compuestos intermedios que se descomponen rápidamente
regenerando el catalizador, por lo que este no se consume. De esta forma, el
catalizador cambia el mecanismo de la reacción y hace que esta transcurra por un
camino diferente de menor energía de activación.

121. Los catalizadores que ralentizan las
reacciones, aumentando la altura de la
barrera de energía, se llaman
inhibidores.

123. Características de los catalizadores:
Los catalizadores aparecen químicamente
inalterados al final de la reacción.
Una pequeña cantidad de catalizador es
suficiente para producir una reacción
considerable.
Los catalizadores no inician la reacción: solo
aceleran una reacción que se producía
lentamente, aumentando la velocidad de
reacción

125. Los catalizadores afectan a la cinética
de la reacción pero no a su
termodinámica:
cambian la constante de velocidad y la
energía de activación.
En muchas ocasiones el catalizador se
encuentra en una fase distinta de los
reactivos, por lo que se habla de
catálisis heterogénea.

126. Hierro, usado en la síntesis del amoniaco.
Platino, se emplea en los catalizadores de
los automóviles para catalizar la reacción
por la que los gases más contaminantes
CO, NO etc.
Níquel, empleado en la reacción de
hidrogenación de las grasas, proceso
importante en la industria alimentaria.

130. Catálisis
El efecto de un catalizador es disminuir la
Ea al hacer que la reacción químicprogrese
a lo largo de un camino diferente de menor
energía, evitando así la etaplenta de la
reacción no catalizada, de forma que la
reacción progrese márápidamente. El
catalizador, teóricamente, no se consume.
Desde el punto de vista de las fases en las
que se encuentran catalizador mezcla de
reacción podemos distinguir entre:

136. 1. Que las moléculas posean
suficiente energía cinética, para que al
chocar puedan romperse algunos
enlaces. Las moléculas que cumplen
esta condición se dice que están
activadas y la energía mínima
requerida se denomina energía de
activación.

137. 2. Que el choque se verifique en
una orientación adecuada, para
que sea eficaz.

138. Una modificación de la teoría de colisiones fue enunciada por H.
Eyring en 1835, que completa la anterior teoría. Esta
modificación se conoce como teoría del estado de transición o
del complejo activado. Según esta teoría la reacción transcurre a
través de un intermedio, complejo activado, formado por
moléculas que han chocado y en el que algunos enlaces se han
relajado y se han empezado a formar otros. En este estado la
energía del complejo es elevada, por lo que es inestable, y
rápidamente se descompone formando los productos de
reacción. La formación del complejo activado supone que hay
que remontar una barrera energética, la energía de activación,
para que la reacción transcurra. La energía necesaria para pasar
desde los reactivos al estado de transición se llama energía de
activación. Si la energía de activación es baja habrá muchas
moléculas que superen esta barrera y la reacción será rápida

140. Por otra parte, aunque la reacción sea
exotérmica, si la energía de activación
es alta, habría muy pocas moléculas
que las superen y es necesario dar a
los reactivos una cantidad de energía
mínima para que la reacción se inicie.
Una vez iniciada, el calor de reacción
es suficiente para mantener la
reacción.

142. Combustiones lentas y rápidas.
La Combustión es una reacción química de oxidación,
relativamente rápida, que consiste en la unión de una
materia combustible con el oxígeno, con
desprendimiento de calor, que se desarrolla en fase
gaseosa o heterogénea. La
velocidad de combustión y la integridad depende de la
afinidad que presente el elemento combustible con el
oxígeno y de las condiciones en que se realice la
combustión (el tiempo, la temperatura y la
turbulencia).

144. La reacción entre un combustible y un
oxidante puede tener lugar de
distintas
maneras, dependiendo de la velocidad
de propagación del frente de llama.

146. Distinguimos tres regímenes:
• Oxidación lenta, en la cual la liberación de calor por
unidad de tiempo es muy baja, y no se aprecia la
característica principal de la llama: luminosidad.
• Deflagración, en la cual el frente de llama o zona de
reacción se propaga a una velocidad inferior a la
velocidad local del sonido. Este es el modo común de
combustión.
• Detonación, en la cual el frente de llama se propaga a
una velocidad superior a la del sonido. Es el modo de
combustión de las explosiones.

150. La oxidación lenta no es más que un caso límite de la
deflagración, y no tiene
mayor interés práctico en el estudio de la combustión.
Si bien los dos últimos casos pueden presentarse
independientemente, es común que la detonación se produzca
como transición de una deflagración. Por ejemplo, si un tubo
lleno de mezcla inflamable es encendido por el extremo abierto,
los gases quemados se expandirán al ambiente y la combustión
será una deflagración. Si en cambio se lo enciende por el
extremo cerrado, la expansión de los gases quemados puede
impulsar al frente de llama hasta que alcance una velocidad igual
o superior a la del sonido en la mezcla fresca. Se genera
entonces una onda de choque que eleva notablemente la
temperatura en el frente de llama, acelerando la reacción y
dando lugar a una detonación

151. Aditivos alimentarios.
Son sustancias que se agregan a otras sustancias
para darles cualidades que no tienen o para
mejorar las que ya tienen. Compuestos que no
suelen considerarse alimentos, pero que se
añaden a éstos para ayudar en su
procesamiento o fabricación, o para mejorar la
calidad de la conservación, el sabor, color,
textura, aspecto o estabilidad, o para
comodidad del consumidor.

154. gracias