domingo, 30 de agosto de 2015

Reacción de oxidación - reducción

Si en una disolución de sulfato de cobre (II) (azul transparente) se sumerge un clavo de hierro (gris metálico), se observa que la intensidad del color azulado de la disolución disminuye y que sobre el clavo se depositan pequeñas partículas rojizas de cobre metálico (Cuº). Se ha formado sulfato de hierro (II) y cobre metálico.

Cu SO4 (aq) + Fe (s) → Fe SO4(aq) + Cu (s)

Semirreacciones:

Cu2+  -->  Cuº    (gana 2 e-)     El cobre se reduce, es el oxidante


Feº   -->   Fe2+  (pierde 2 e-)  El hierro se oxida, es el reductor

Reacción del zinc con el ácido clorhídrico

Objetivo de la práctica

  • Visualizar una reacción química y observar los cambios que se producen.
  • Distinguir los reactivos y los productos de la reacción y escribir la ecuación química ajustada del proceso.
  • Identificar el tipo de reacción que se produce.
  • Aprender las técnicas de laboratorio necesarias para realizar el proceso, así como el material utilizado.

Materiales

Tubos de ensayo, gradilla, espátula, pinza de madera, vasos de precipitados, agua destilada, zinc en polvo o granalla y ácido clorhídrico.
Descripción

Se trata de hacer reaccionar el zinc con el ácido clorhídrico y observar qué es lo que sucede. Para ello se pone un poco de zinc en polvo o en forma de granalla en un tubo de ensayo. A continuación se echa ácido clorhídrico, del que se usa habitualmente en el laboratorio (sobre el 36% en volumen), hasta la mitad del tubo de ensayo. Al instante se observa un burbujeo y salida de gas por el extremo del tubo, es el hidrógeno que se está formando en la reacción. El tubo de ensayo se calienta debido a que la reacción es exotérmica, es decir, con desprendimiento de calor. La presencia del hidrógeno en la reacción se puede comprobar poniendo el mechero en el extremo del tubo y observando que se produce una pequeña explosión.

Ecuación química ajustada
 Zn (s) + 2HCl (aq)    →     ZnCl2 (aq)  + H2 (g) ↑

sábado, 22 de agosto de 2015

Ácidos y bases fuertes y débiles

Los ácidos y las bases se clasifican en fuertes, si se ionizan o disocian totalmente en agua; o débiles, si su ionización o disociación en agua es parcial.
El ácido clorhídrico, por ejemplo, se reconoce como ácido fuerte, pues en agua se disocia completamente cediendo iones hidrógeno, según la siguiente ecuación: 
HCl ------> H+  +  Cl-
De forma análoga, el hidróxido de sodio es una base fuerte, ya que se disocia completamente en agua: NaOH -------> Na+  +  HO-
Si la base no tiene en su fórmula iones hidróxido, la ecuación de disociación se plantea según la teoría de Brönsted y Lowry, incorporando agua como segundo reactivo. La siguiente ecuación muestra la disociación de la base débil amoníaco (NH3) en agua.
NH3 + H2O <--------> NH4+   +   HO-
Se escribe una flecha en ambos sentidos, ya que la disociación del amoníaco en agua no es total. Además el NH3 se comporta como base ya que toma un ion hidrógeno del agua.

Reacciones de neutralización

Cuando reaccionan entre sí los ácidos y las bases se produce una transformación química de doble sustitución, denominada neutralización, cuyos productos son una sal y agua. La reacción general de neutralización puede representarse así: ácido + base ----> sal + agua.
La ecuación correspondiente a la reacción entre el ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio, de la que se obtiene la sal cloruro de sodio es la siguiente:
HCl + NaOH -------> NaCl  +  H2O

Bases de uso cotidiano:

Hidróxido de sodio (NaOH): es una base fuerte, conocido como soda cáustica, se usa como destapa cañerías porque reacciona con grasas y restos orgánicos.

Amoníaco (NH3): es una base débil usada en la formulación de limpiadores domésticos.
Bicarbonato de sodio (NaHCO3): es una base débil, se utiliza como antiácido estomacal, limpieza interna de heladeras, también para hacer buches.





Hidróxido de magnesio (Mg (OH)2): es una base débil, se utiliza como antiácido estomacal. Sus soluciones acuosas se comercializan en farmacias como "leche de magnesia".

Ácidos de uso cotidiano:

Ácido nítrico (HNO3): es un ácido muy fuerte, se emplea en fabricación de colorantes, fertilizantes, productos farmacéuticos y explosivos (nitroglicerina y TNT).
Ácido clorhídrico (HCl): llamado vulgarmente ácido muriático. usado normalmente para la limpieza de superficies duras y difíciles de asear, como es el caso del ladrillo, el concreto, entre otras.
 Ácido sulfúrico (H2SO4): ácido fuerte, utilizado en el estampado de telas, curtido de cueros, fabricación de papel, explosivos y fertilizantes. En el procesado de metales el ácido sulfúrico se utiliza para el tratamiento del acero, cobre, uranio y vanadio y en la preparación de baños electrolíticos para la purificación y plateado de metales no ferrosos.
Ácido cítrico (C6H8O7): es un ácido débil. Lo podemos encontrar en frutas como el limón, naranja, mandarina, lima, toronja, entre otras. Se le puede dar distintas aplicaciones a través de las sales del ácido cítrico, mejor conocidas como citratos.


Ácido acético (CH3COOH): es un ácido débil, principal componente del vinagre. En apicultura es utilizado para el control de las larvas y huevos de las polillas de la cera.

Ácidos y bases

Hasta mediados del siglo XIX, se denominaba ácidos a aquellas sustancias de sabor agrio. Por su parte, se llamaban bases o álcalis a las sustancias cáusticas provenientes de las cenizas de ciertas plantas. En esos momentos, las estructuras de estas sustancias, y sus propiedades, se estudiaban en forma independiente. Recién hacia fines del siglo XIX se reconoció que los ácidos y las bases son sustancias antagónicas.
El químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927) definió como ácido a toda sustancia que en contacto con agua se disocia originando cationes hidrógeno (H+), mientras que postuló que base es toda sustancia que en solución acuosa da lugar a la formación de aniones hidróxido (HO-).
En la actualidad se acepta la teoría de los químicos Johannes Brönsted (1879-1947) y Thomas Lowry (1874-1936), que postula que ácido es toda sustancia que en un medio acuoso cede un catión hidrógeno, y base es toda sustancia capaz de ganarlo. Según esta teoría, las reacciones ácido-base son procesos de intercambio de iones hidrógeno.
Esta teoría resultó útil para incluir a sustancias que con la teoría previamente existente no se habían incluido, como el amoniaco. Sin embargo, esta teoría seguía dejando afuera varias sustancias con carácter ácido y que no poseían protones, por lo que se formuló una nueva teoría que subsanó en gran parte esta problemática: la teoría de Lewis.
Gilbert Lewis, científico estadounidense, planteó una teoría ácido-base basándose en las estructuras propuestas por él mismo a inicios del siglo XX. Según Lewis, un ácido era una sustancia química capaz de aceptar un par electrónico, completando así su octeto y por ende logrando estabilidad, mientras que una base era una sustancia química que poseía a lo menos un par electrónico libre (sin enlazar). Como se puede ver, este tipo de definición necesita obligatoriamente un par ácido-base actuando en conjunto, debido a que, por lo general, es imposible dejar electrones libres en un medio cualquiera (salvo con nitrógeno líquido). Una imagen que represente este tipo de enlace se ve en la siguiente imagen:

En la misma se puede apreciar claramente que uno de los dos pares electrónicos del oxígeno se comparte con un ion hidrógeno.
Por lo general, los ácidos de Lewis corresponden a metales (sobre todo a metales de transición), a cationes, y a compuestos con aluminio o boro, como los que se ven en las siguientes imágenes:












Por su parte, las bases de Lewis corresponden principalmente a aniones, no-metales (sobre todo los de los grupos 15, 16 y 17) y sus derivados, como el ion hidroxilo mostrado en la imagen siguiente: 

en donde la parte básica está localizada en el oxígeno.

Indicadores de pH

Un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utilizan como indicador de las sustancias químicas que cambian su color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por la protonación o desprotonación de la especie. Los indicadores ácido-base tienen un intervalo de viraje de una unidad arriba y otra abajo de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada.
Los más conocidos son el naranja de metilo, que vira en el intervalo de pH 3,1 - 4,4, de color rojo a naranja, y la fenolftaleína, que varía desde un pH 8 hasta un pH 10, transformando disoluciones incoloras en disoluciones con colores rosados / violetas. Además se pueden usar indicadores caseros como la disolución resultante de hervir con agua col lombarda (repollo colorado), pétalos de rosa roja, raíces de cúrcuma a partir de las cuales se obtiene curcumina, y otros(entre los cuales podemos destacar al repollado morado y la piel de ciruela, que son usadas por algunas culturas indígenas).


El repollo morado como indicador natural de pH

Resumen:
Se verificará si el jugo de repollo morado puede ser utilizado como indicador de pH natural, detectando sustancias básicas, ácidas o neutras, en ciertos compuestos.

Introducción

Objetivos:
•          Determinar cómo actúa el indicador de pH del repollo morado.
•       Determinar, a través del uso del repollo morado como indicador, el carácter (ácido, base o neutro) del vinagre de alcohol (CH3-COOH), el bicarbonato de sodio, el agua (H2O), la leche, el champú, la lavandina (Hipoclorito de Calcio) y el desengrasante (limpiador liquido) .

Conceptos claves:

Sustancias ácidas: Sustancias que en solución acuosa se disocian para liberar iones Hidrógeno
Sustancias bases: Sustancias que en solución acuosa se disocian y dan iones hidróxido
pH: (potencial de hidrógeno) es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. La sigla significa "potencial de hidrógeno". Este término fue acuñado por el químico danés Sörensen, quien lo definió como el logaritmo negativo en base 10 de la actividad de los iones hidrógeno. Esto es:
La escala de pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más iones en la disolución), y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (cuando el disolvente es agua).
Indicador de pH: es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utilizan como indicador de las sustancias químicas que cambian su color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por la protonación o desprotonación de la especie. Los indicadores Ácido-base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada.
Los más conocidos son el naranja de metilo, que vira en el intervalo de pH 3,1 - 4,4, de color rojo a naranja, y la fenolftaleína, que vira desde un pH 8 hasta un pH 10, transformando disoluciones incoloras en disoluciones con colores rosados / violetas. Además se pueden usar indicadores caseros como la disolución resultante de hervir con agua col lombarda (repollo colorado), pétalos de rosa roja, raíces de cúrcuma a partir de las cuales se obtiene curcumina, y otros(entre los cuales podemos destacar a la col morada y la piel de ciruela, que son usadas por algunas culturas indígenas).
Los indicadores de pH tienen una constante de protonación, que informa sobre el desplazamiento de la reacción de protonación de la forma básica del indicador.
Se dice que el cambio de color de un indicador es apreciable cuando la concentración de la forma ácida o de la forma básica es superior o igual a 10 veces la concentración de la forma básica o la forma ácida respectivamente.

El indicador que más nos interesa es el del repollo colorado, puesto que es el que utilizaremos en la experimentación, junto con el vinagre, el bicarbonato de sodio, el agua, el champú, la lavandina y el desengrasante. Conozcamos más sobre estos compuestos y materiales.

Repollo morado: Es una variedad de col en la que las hojas poseen un color violáceo característico, su color se debe a la presencia de un pigmento llamado antocianina. La fuerza de este color puede depender en gran medida de la acidez (pH) del suelo, las hojas crecen más rojas en suelos de carácter ácido mientras que en los alcalinos son más azules.

Composición química de la lombarda

Agua 91%
Hidratos de carbono 5% (fibra 1%)
Proteínas 2, 6%
Lípidos 0,2%
Potasio 210 mg/100 g
Sodio 28 mg/100 g
Fósforo 23 mg/100 g
Calcio 42 mg/100 g
Hierro 5 mg/100 g
Vitamina C 46 mg/100 g
Vitamina A 6 mg/100 g
Baja en calorías. Rica en compuestos de azufre, vitamina C y ácido cítrico. Aporta mucha fibra lo que le confiere propiedades laxantes. Fuente importante de antioxidantes.

Uso
En comidas, y a veces se suele emplear como indicador del pH natural.

El color del pigmento en función de pH es:

Rojo intenso 2 (muy ácido), Rojo violáceo (rosa) 4, Violeta 6, Azul violeta 7 (neutro), Azul 7.5, Azul (agua marina) 9, Verde azulado 10, Verde intenso 12 (muy básico)

Lo que sucede con el indicador de repollo es una simple reacción ácido base, es decir, cuando el jugo de repollo entra en contacto con ácidos, la estructura química del jugo de repollo adquiere una estructura y cuando el jugo de repollo entra en contacto con bases, adquiere otra.

En medio ácido el jugo de repollo (que es morado) se torna rojo por que los anillos de benceno (moléculas hexagonales con dobles enlaces internos) se conjugan; mientras que en medio básico el jugo de repollo se torna verde o azul, por lo que la conjugación que existía se destruye, y por ende ya no va a exhibir coloración roja.

Bicarbonato de sodio: (también llamado bicarbonato sódico, hidrogenocarbonato de sodio o carbonato ácido de sodio) es un compuesto sólido cristalino de color blanco muy soluble en agua, con un ligero sabor alcalino parecido al del carbonato de sodio, de fórmula NaHCO3. Se puede encontrar como mineral en la naturaleza o se puede producir artificialmente.
Cuando se expone a un ácido moderadamente fuerte se descompone en dióxido de carbono y agua.
La reacción es la siguiente:
•          NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 (gas)

•          NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2 (gas)

Vinagre  o ácido acético:(del latín vinum acre, "vino agrio") es un líquido miscible en agua, con sabor agrio, que proviene de la fermentación acética del vino y manzana (mediante las bacteriasMycoderma aceti). El vinagre contiene una concentración que va de 3% al 5% de ácido acético en agua. Los vinagres naturales también contienen pequeñas cantidades de ácido tartárico y ácido cítrico.

El ácido acético, ácido metilencarboxílico o ácido etanoico, se puede encontrar en forma de ion acetato. Éste es un ácido que se encuentra en el vinagre, siendo el principal responsable de su sabor y olor agrios. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2). De acuerdo con la IUPAC se denomina sistemáticamente ácido etanoico.

Agua: está formada por dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O) unidos mediante dos enlaces covalentes, de manera que la molécula tiene una forma triangular plana. Es decir, los átomos de hidrógeno (H) y oxígeno (O) están separados entre sí, formando un ángulo de 104,45 °  aproximadamente. Además, se comporta como un dipolo, es decir, tiene dos regiones con una cierta carga eléctrica, una de ellas es positiva y la otra negativa. Esto se debe a que los átomos de hidrógeno (H) y de oxígeno (O), presentan distinta electronegatividad.

Leche: es una secreción nutritiva de color blanquecino opaco, producida por las glándulas mamarias de las hembras. La leche, presenta características como:
Densidad: Esta comprendida entre un mínimo: 1,028 g/ml, y un máximo: 1,033 g/ml, a 15ºC.
La leche fresca es neutra al tornasol. Cuando envejece o está mal conservada aumenta su acidez. La valoración de la misma se consigue agregando, gota a gota, solución de hidróxido de sodio: NaOH, de concentración conocida, dentro de 10 mililitros de leche hasta que la fenolftaleína adquiera color rojo.
La leche está compuesta por:
Agua: La leche es 90% de agua, lo que hace al agua el más importante componente de la leche.
Proteína: La leche contiene entre 3 y 4 % de proteína, dependiendo en la raza de la vaca.  Leche con mucha grasa también tiene mucha proteína, y viceversa.
Grasa: La grasa está entre 3.5 y 5.25%, dependiendo en la raza de la vaca y su nivel de nutrición.  La grasa da a la leche un color amarillo, cuando esta cuenta con poco contenido graso entonces se torna más blanca
Lactosa: La lactosa es “el azúcar” de la leche y está presente en un 5%, da a la leche su sabor dulce y forma el 52% de los sólidos en leche.
Vitaminas y Minerales:
Vitamina A: Protege contra enfermedades y mantiene la piel.
Vitamina D: Ayuda a absorber el calcio.
Calcio: Regula el corazón, ayuda a los nervios, y hace huesos y dientes fuerte

Champú: son elaboraciones tensoactivas para la piel y el cabello en base a sulfatos de alcoholes grasos, que sirven para quitar la suciedad y enfermedades preocupantes del cabello y del cuero cabelludo. Un champú eficiente preparado contiene alrededor de 12 ingredientes.
La composición actual del champú es: surfactantes anfotéricos y catiónicos, conservantes, colorantes certificados, fragancias y agua (H2O). Si bien, es cierto que el pH 7 es el punto neutro en un medio acuoso, el pH más adecuado para un champú para el cabello y para el contacto con la piel es de 5.5 (ligeramente ácido). Esto se debe  a que las proteínas de la piel contienen  grupos ácidos y básicos. Las proteínas son menos propensas a hidratarse, hincharse  y perjudicarse a su pH isoeléctrico  (valor en que se neutralizan sus propios grupos ácidos y básicos)  en el cual presentan su mínima solubilidad en agua (H2O).  
Lavandina: también llamada, hipoclorito de sodio o hipoclorito sódico (cuya disolución en agua es conocida popularmente como agua lavandina, cloro, lejía, agua de javel, o blanqueador), es un compuesto químico fuertemente oxidante. Su fórmula es: NaClO.
Contiene el Cloro (Cl) en estado de oxidación +1 y por lo tanto es un oxidante fuerte y económico. Debido a esta característica destruye muchos colorantes por lo que se utiliza como blanqueador. Además se aprovechan sus propiedades desinfectantes.
En disolución acuosa sólo es estable a pH básico. Al acidular en presencia de Cloruro libera Cloro elemental, que en condiciones normales se combina para formar el gas dicloro, tóxico. Por esto, se debe alejar de cualquier ácido.

Desengrasantes: o detergentes son productos químicos sintéticos de acción limpiadora que suelen utilizarse como sustitutos de los jabones.
Los detergentes tienen en su molécula un extremo iónico soluble en agua y otro extremo no polar que desplaza a los aceites, tienen la ventaja, sobre los jabones, de formar sulfatos de calcio y de magnesio solubles en agua, por lo que no forman coágulos al usarlos con aguas duras. Además como el ácido correspondiente de los sulfatos ácidos de alquilo es fuerte, sus sales (detergentes) son neutras en agua, por lo tanto tienen pH neutro, con lo cual, no dañan la piel.

Desarrollo:

Hipótesis

1.- Creemos que el jugo de repollo morado (que es un indicador de pH) en un medio ácido, se tornará rojo; en un medio básico se tornará verde y si el medio es neutro, no cambiará de color.
2.- Suponemos que, en contacto con el vinagre de alcohol (ácido), se tornará rojo; con el bicarbonato de sodio (base), se tornará verde y con el agua (H2O) (neutra), no se observarán cambios.
3.- Además, suponemos que, el jugo de repollo en contacto con la leche y el champú, no cambiarán de color; en contacto con la lavandina, si es un ácido cambiará a verde y si es una base cambiará a rojo o amarillo; y tomando contacto con el detergente (base) su color será  naranja o no cambiará de color.

Experimentación con el indicador de pH del repollo morado

Materiales y reactivos necesarios:
•       Repollo morado
•       Agua
•       2 recipientes de  plástico
•       1 colador
•       Cucharas
•       1 cuchillo
•       Bicarbonato de sodio
•       Vinagre de alcohol
•       Frascos de vidrio
•       Lavandina (hipoclorito de sodio)
•       Leche
•       Detergente
•       Champú
•       Cocina
•       Olla
•       Vaso

Procedimiento

Paso 1: Cortamos el repollo morado en rodajas finas y lo colocamos en un recipiente plástico.
Paso 2: Colocamos el agua en una olla, y en el fuego hasta que hierva.
Paso 3:  Una vez que el agua hirvió, la volcamos en el recipiente que contenía las rodajas del repollo morado, y luego lo tapamos. Al cabo de unos minutos, observamos cómo el agua se torna color violeta oscuro.
Paso 4: Colamos el agua con las rodajas de repollo morado, obteniendo así  solo el líquido de color violeta oscuro. Lo dejamos enfriar unos minutos.
Paso 5: Preparamos los frascos, y colocamos en cada uno de  ellos   del líquido violeta oscuro obtenido anteriormente.
Paso 6: En  uno de los frascos, colocamos una cucharadita de bicarbonato de sodio, dónde observamos los cambios.
Paso 7: En un segundo frasco colocamos una cucharadita de vinagre, y observamos los cambios.
Paso 8: En un tercer frasco colocamos un poquito de agua, y no observamos ningún cambio.
Paso 9: En un cuarto frasco, colocamos unas gotas de leche. Observamos los cambios.
Paso 10: En un quinto frasco, colocamos champú. Observamos los cambios.
Paso 11: En un sexto frasco, colocamos una cucharada de lavandina. Observamos los cambios.
Paso 12: Por último, colocamos en otro frasco una cucharada de detergente. Observamos los cambios.

lunes, 13 de julio de 2015

Introducción al concepto de velocidad de reacción

Cuando ocurre un proceso químico las sustancias denominadas reactivos se transforman en otras sustancias llamadas productos.
En algunos casos el cambio de reactivo a producto se verifica con lentitud. Así ocurre con un clavo (de hierro) que expuesto a la intemperie (con el oxígeno del aire), necesita de cierto tiempo (horas, días, meses) para que se observe la formación de óxido.
Sin embargo, hay reacciones que se realizan muy velozmente, como la de magnesio (trozo de cinta) que al agregarle unas gotas de ácido clorhídrico concentrado reacciona rápidamente transformándose en cloruro de magnesio con desprendimiento de hidrógeno y calor (en una reacción exotérmica).
La velocidad de reacción se calcula midiendo la rapidez de aparición de un producto o la desaparición de un reactivo.

Factores que influyen en la velocidad de las reacciones químicas

La velocidad de las reacciones químicas depende de varios factores.

a) Temperatura
El efecto de la temperatura está relacionado con la energía: a mayor temperatura, mayor energía media tendrán las moléculas. En realidad, a una determinada temperatura la energía de todas las moléculas no es la misma, por eso hablamos de un valor medio. La energía de las partículas responde a una distribución en la que su media es mayor conforme aumenta la temperatura. Por ello, enfocando el problema desde el punto de vista de las reacciones, compararemos la energía de las moléculas con la energía de activación. Al aumentar la temperatura, un mayor número de moléculas tendrán suficiente energía para superar el máximo de la gráfica de energía, la energía de activación, y podrán entonces romper sus enlaces para formar los productos. En resumen, a mayor temperatura, mayor número de choques efectivos.
Veamos un ejemplo:
La oxidación del magnesio se produce muy lentamente a temperatura ambiente, si la aumentamos acercando un mechero vemos como es rápida. Además, al ser   reacción exotérmica desprende calor y hace que continúe con gran velocidad.


b) Concentración
Este factor es el más sencillo de comprender: cuantas más moléculas tengamos, más choques habrá y más cantidad de reactantes pasarán productos. ¿Cómo medimos esas cantidades? En química, la unidad de medida es el mol. Como la mayoría de las reacciones se dan en disolución, para comparar mejor utilizamos la molaridad (moles/litro). Esto se explica teniendo en cuenta que para el número de choques es muy importante el volumen del recipiente. Si tienes el doble de moles en un recipiente cien veces mayor los choques serán bastante menos. En estado gaseoso utilizaremos la presión, más fácil de medir y proporcional a la molaridad. A mayor presión mayor será la velocidad. PV=nRT 
P= moles    . RT
    volumen

c) La naturaleza de las sustancias que reaccionan
La naturaleza y variedad de sustancias involucradas en una reacción química determinan el tipo de reacción que se produce; estas diferencias pueden atribuirse a las desigualdades de reactivos, estructura de los átomos, iones y moléculas participantes.
Es condición necesaria que las partículas que reaccionan choquen unas contra otras, para que haya una transformación química, aunque no todos los choques entre las partículas que constituyen los reactivos producen un cambio químico, pues existen algunas que al chocar rebotan sin sufrir transformación alguna, porque no tienen la suficiente energía o la orientación adecuada.
La velocidad con que reaccionan las sustancias dependerá de que los choques entre partículas (átomos, iones o moléculas) sean efectivos; esto es, deben tener la energía necesaria para reaccionar.
Al respecto, veamos qué dice la Teoría de las colisiones: Para que tenga lugar una reacción química debe cumplirse necesariamente que el choque o colisión de las partículas de los reactivos se produzca entre átomos, moléculas o iones. Para que se garantice la reacción debe cumplirse que: la energía cinética sea suficiente para que tenga lugar el reordenamiento de los enlaces y se forme la nueva sustancia y que colisionen con la debida orientación. Si cumplen esto se denomina choque eficaz.


d) Estado físico
Debido a que las reacciones se producen a partir de choques entre moléculas, cuanto más frecuentes sean los choques mayor será la velocidad de la reacción. Si el estado de los reactantes es gaseoso o se encuentran en disolución, los choques pueden darse por parte de todas las moléculas de que dispongamos. En el caso de los sólidos no sucede así, las partículas susceptibles de chocar serán solo las que se encuentran en la superficie del sólido, que son las únicas a las que se pueden acercar las moléculas del otro reactivo. Por esto la velocidad depende de la superficie de contacto y aumentará con el grado de división. Será mayor cuanto menores sean los trozos del sólido debido a que para la misma masa aumenta la superficie. Si nos interesa aumentar la velocidad y hay un sólido en juego, lo mejor es machacarlo o, mejor todavía, disolverlo.

e) Presencia de catalizadores
Un catalizador es una sustancia que varía la forma de producirse una reacción creando un nuevo camino para el que la velocidad es mucho mayor. Esto se debe a que la energía de activación de esta nueva reacción es bastante menor que la de la primera, que además se sigue produciendo. Otra característica muy importante de los catalizadores es que se recuperan, no se gastan, sino que son a la vez reactivos y productos. De este modo se necesita una pequeña cantidad para aumentar muchísimo la velocidad de una reacción. El problema es que cada reacción tiene un catalizador diferente, si es que lo tiene.
No hay una sustancia que nos sirva para todas las reacciones. Los catalizadores son específicos para cada reacción.

f) Presión:
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 sólo se hace importante cuando la presión es muy alta.
Aumentando la presión las moléculas de las sustancias reaccionantes se aproximan entre sí, acrecentando la posibilidad de choque entre sus moléculas, y por consiguiente se acelera la reacción
g) Radiación electromagnética e intensidad de luz:
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 metano reacciona con cloro gaseoso en la oscuridad, la velocidad de reacción es muy lenta. Puede ser acelerada cuando la mezcla es irradiada bajo luz difusa. En luz solar brillante, la reacción es explosiva.

lunes, 6 de julio de 2015

Tipos de reacciones químicas

Si sabemos lo que ocurre en una determinada reacción química, seremos capaces de predecir lo que ocurre en otras parecidas. Por eso es conveniente conocer los tipos más frecuentes de reacciones químicas.
 
Reacciones de síntesis

En este tipo de reacciones dos o más sustancias se combinan para dar
un sólo producto:
                                 N2 + 3 H2 -------> 2 NH3

Para recordar:
En Ciencias utilizamos el concepto de síntesis como sinónimo de fabricación o construcción.

Reacciones de descomposición

En este caso a partir de un único compuesto se obtienen como producto
dos o más sustancias:
                                         2 KClO3 -------> 2 KCl + 3 O2 

Reacciones de intercambio


En esta transformación un elemento se “traslada” de un compuesto a
otro.
            Cu + 2 AgNO3 -------> Cu(NO3)2 + 2 Ag

• ¿Qué átomo o grupo de átomos se intercambió?

Reacciones de combustión

Este tipo de reacciones pertenece a un grupo más amplio de reacciones que son denominadas de oxidación. Las reacciones de combustión se caracterizan por estar acompañadas de un gran aumento de la temperatura y emisión de luz. Las combustiones más frecuentes son combinaciones con oxígeno, y los productos más habituales son el dióxido de carbono y el agua.
El fuego es una manifestación de una reacción de combustión. Ya habrás aprendido que para encender el fuego es necesario que haya un elemento combustible, por ejemplo la madera y el papel, y la presencia de oxígeno. 
En el caso de la combustión del metano tenemos que:

                  CH4 + 2 O2 -------> CO2 + 2 H2O

si hay suficiente cantidad de oxígeno.

En el caso de que la cantidad de oxígeno no sea suficiente se produce una reacción de combustión incompleta que determina la formación de otros productos:
 
                  2 CH4 + 3 O2 -------> 2 CO + 4 H2O

 • ¿Podrías señalar las diferencias?

Actividad:
• El metanol CH3OH, también llamado alcohol de quemar, es altamente tóxico, y reacciona con oxígeno produciendo dióxido de carbono y agua.
 
a) Escribí y balanceá la ecuación de la reacción.
b) Indicá qué nombre recibe este tipo de reacción.

Reacción química. Representación

Las reacciones químicas se representan por medio de ecuaciones.
H2  + O2  → H2O
Se lee como: el hidrógeno reacciona con el oxígeno (representado por el signo +) para dar agua (representado por la flecha).
Esta ecuación no está balanceada, es decir que el número de átomos de los reactivos no coincide con el de los productos.
Hay dos átomos de oxígeno en los reactivos y solo uno en los productos.
Es necesario balancear la ecuación para cumplir con una de las leyes básicas de la Química (Ley de Lavoisier) que establece que en una reacción química debe conservarse la masa y el número y clase de átomos.
La reacción anterior puede plantearse:
H2  +1/2 O2  → H2O
Y mejor aún:
2 H2  + O2  →  2 H2O
Que puede leerse: 2 moléculas de hidrógeno reaccionan con una de oxígeno para dar 2 de agua.