LA REACCIÓN

QUÍMICA

Departamento de

Física y Química

3º ESO

1. Las reacciones químicas

Cambio físico: transformación en la que no varía la naturaleza

de la materia.

Antes y después del cambio la materia se representa por la

misma fórmula química.

Ejemplos: cambios de estado, mezcla y separación de sustancias,

formación de un coloide…

Cambio químico: transformación en la que varía la naturaleza

de la materia.

Antes del cambio, la materia se representa por una fórmula

química, y después, por otra fórmula diferente.

Ejemplos: combustiones, electrolisis…

Reacción química: se trata de un cambio químico, que viene

acompañado de:

Un gran desprendimiento de luz

Formación de gases

Formación de un sólido

Desprendimiento de calor

Formación de un humo coloreado

Disolución de un sólido

1. Las reacciones químicas

Reacción química: proceso por el cual unas sustancias

(reactivos) se transforman en otras diferentes (productos)

Teoría de las colisiones: Las reacciones químicas se

producen cuando las moléculas de los reactivos chocan entre sí y se

rompen. Los átomos que se liberan se reorganizan, formando

nuevas moléculas.

Solo cuando las moléculas poseen una orientación adecuada y

una velocidad suficiente el choque es eficaz, y se podrán romper

las moléculas de los reactivos para formar los productos.

La velocidad de las partículas es un factor muy importante para

determinar si una reacción se produce o no.

Se puede aumentar la velocidad de una reacción:

o Elevando la temperatura

o Aumentando el grado de división de la materia

o Elevando la presión

o Aumentando la concentración de los reactivos

1. Las reacciones químicas

En una reacción química:

Se conserva: los átomos que intervienen y la masa

Cambia: la fórmula química de las sustancias, y en muchos

casos, el número de moléculas

Ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier:

En una reacción química la materia no se crea ni se destruye, solo

se transforma la masa permanece constante

m (reactivos) = m (productos)

Ejemplos:

a)

b)

c)

N2 + 3 H2 2 NH3

56 g x 68 g

140 g 30 g x

x 80 g 124 g

reactivos productos m (reactivos) = m (productos)

a) 56 + x = 68

x = 68 – 56 = 12 g

b) 140 + 30 = x

x = 170 g

c) x + 80 = 124

x = 124 – 80 = 44 g

2. La ecuación química

Ecuación química: representación simbólica de una reacción

química.

2 Al (s) + 6 HCl (aq) 2 AlCl3 (aq) + 3 H2 (g)

coeficientes estequiométricos

estado de la sustancia [s: sólido; l: líquido; g: gas; aq: disolución acuosa)]

Coeficiente estequiométrico: número que indica la proporción

en moléculas, o átomos, en la que interviene una sustancia en la

reacción.

Masa molecular: masa de una molécula. Se obtiene sumando la

masa (en u) de todos los átomos que la forman.

Masa molar: masa de una molécula expresada en gramos.

En la reacción:

2 · 27 (mAl) + 6 · 36,5 (mHCl) = 2 · 133,5 (mAlCl3) + 3 · 2 (mH2

)

54 + 219 = 267 + 6 273 g = 273 g m (reactivos) = m (productos)

reactivos productos

2. La ecuación química

Ajuste de las ecuaciones químicas:

En una reacción química, para cada elemento debe haber el mismo

número de átomos en los reactivos que en los productos.

Pasos a seguir para ajustar una ecuación química:

1. Escribe las fórmulas de los reactivos y de los productos y

colócalas según la norma: Reactivos Productos

2. Observa el primer elemento y cuenta los átomos del mismo que

hay en los reactivos. Luego cuenta los átomos de este elemento

que hay en los productos. Si no coinciden, hay que ajustarlo.

3. Repite el proceso con el segundo elemento. Es posible que al

ajustar este elemento debas reajustar el anterior. Elige coeficientes que

permitan que el ajuste del segundo elemento mantenga ajustado el

primero.

4. Repite el proceso hasta que estén ajustados todos los elementos

5. Comprueba que con estos coeficientes están ajustados todos los

elementos

2. La ecuación química

Ajuste de las ecuaciones químicas:

Ejemplo:

1. HCl + Al AlCl3 + H2

2. 2 HCl + Al AlCl3 + H2

3. 2 HCl + Al 2/3 AlCl3 + H2

4. 2 HCl + 2/3 Al 2/3 AlCl3 + H2

5. Para evitar que los coeficientes estequiométricos sean fracciones

se multiplica toda la ecuación por el denominador común, en este

caso por 3, dando:

6 HCl + 2 Al 2 AlCl3 + 3 H2

o Comprobación de que los elementos están ajustados:

Reactivos: 6 H; 6 Cl; 2 Al

Productos: 2 Al; (2·3) = 6 Cl; (3·2) = 6 H

reactivos productos

3. Cálculos en las reacciones químicas

Cálculos estequiométricos: conjunto de operaciones que

permiten calcular qué cantidad de cada sustancia interviene en una

reacción química.

Cálculos estequiométricos en masa:

Pasos a seguir:

1. Escribe la ecuación química de la reacción y ajústala

2. Calcula la masa molar de cada sustancia

3. Teniendo en cuenta los coeficientes estequiométricos, calcula la

proporción en que se combina cada una de las sustancias

4. Para cada cálculo, construye un factor de conversión que

relacione la masa de la sustancia conocida que se combina con la

masa de la sustancia que buscas

5. Siempre se debe cumplir la ley de conservación de la materia:

m (reactivos) = m (productos)

3. Cálculos en las reacciones químicas

Cálculos estequiométricos en masa:

Ejemplo:

a) ¿Cuántos gramos de O2 hacen falta para reaccionar con 8 g de Mg?

1. 2 Mg + O2 2 MgO

2. Cálculo de la masa molar de cada sustancia:

M (Mg) = 24,3 g M (MgO) = 24,3 + 16 = 40,3 g

M (O) = 16 g M (O2) = 16·2 = 32 g

3. Teniendo en cuenta la reacción química:

48,6 g (2 · 24,3) de Mg reaccionan con 32 g de O2 para dar 80,6 g

(2 · 40,3) de MgO

4. Factor de conversión que relaciona la masa del O2 y la del Mg:

48,6 g de Mg ↔ 32 g de O2 8 g Mg · = 5,3 g O2

b) ¿Cuántos gramos de MgO se obtendrán?

48,6 g de Mg ↔ 80,6 g de MgO 8 g Mg · = 13,3 g MgO

3. Cálculos en las reacciones químicas

Cálculos estequiométricos entre gases.

Relación en volumen:

Avogadro dedujo que cuando en una reacción química intervienen

varios gases que se encuentran en las mismas condiciones de

presión y temperatura, la proporción en la que se combinan

sus moléculas es la misma que la proporción en volumen.

Volumen molar: volumen que ocupa la masa molar de cualquier

gas a 1 atm de presión y 0 ºC de temperatura, y tiene un valor de

22,4 L.

Presta atención:

o Condiciones normales: 0 ºC, 1 atm = 1,01325·105 Pa

o Condiciones estándar: 0 ºC, 105 Pa

3. Cálculos en las reacciones químicas

Cálculos estequiométricos entre gases:

Ejemplo:

En la reacción de formación de agua, calcula el volumen de H2, medido a

2 atm y 50 ºC, que reacciona con 5 L de O2, también a 2 atm y 50 ºC.

Escribe la reacción química ajustada, y los datos que conoces:

2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l)

Todos los gases de la reacción están en las mismas condiciones de presión

y temperatura la proporción en la que se combinan sus moléculas es la

misma que la proporción en volumen:

= 5 L O2 · = 10 L H2

H2 O2 H2O

P = 2 atm P = 2 atm

T = 50 ºC T = 50 ºC

V = ¿? V = 5 L

4. La química y el medio ambiente

La lluvia ácida:

La lluvia proviene de la condensación del agua que hay en la

atmósfera a consecuencia de un descenso de la temperatura.

Puesto que el agua en su estado natural es neutra, la lluvia debería

ser neutra.

Cuando se produce una combustión, se vierten a la atmósfera

grandes cantidades de gases (CO2, NO y SO2). En las zonas altas

de la atmósfera los óxidos de nitrógeno y de azufre se combinan

con más O2, transformándose en compuestos que al mezclarse con

H2O se convierten en HNO3 (ácido nítrico), H2SO4 (ácido sulfúrico)

y H2CO3 (ácido carbónico).

Cuando la atmósfera tiene gran cantidad de óxidos de carbono,

nitrógeno y azufre, y llueve, la lluvia que cae es ácida (pH < 5,6) y

causa graves daños como la destrucción de la vegetación, la

corrosión de la piedra y los metales…

4. La química y el medio ambiente

El efecto invernadero:

A la Tierra llega la radiación del Sol, que le aporta luz y calor.

Parte de esa radiación es absorbida, pero otra es reflejada desde la

superficie, que la devuelve a la atmósfera. Pero los gases que hay

en la atmósfera reflejan parte de esta radiación nuevamente hacia

la Tierra, dando lugar al efecto invernadero natural.

Cuando la atmósfera tiene una gran cantidad de gases de efecto

invernadero (CO2, vapor de agua y CH4), aumenta la radiación que

se refleja hacia la Tierra, provocando un incremento del efecto

invernadero, que hace que aumente la temperatura de su superficie

El aumento de la temperatura de la Tierra puede provocar graves

daños, como el deshielo de los casquetes polares y el aumento del

nivel del mar.

Las actividades que provocan un gran aumento de CO2 en la

atmósfera son los incendios y la quema de combustibles fósiles,

como la que se produce en automóviles, calefacciones o fábricas.

En 1997 muchos países firmaron el Protocolo de Kioto, por el cual

se comprometieron a controlar sus emisiones de gases contaminantes.

4. La química y el medio ambiente

La destrucción de la capa de ozono:

El planeta Tierra está rodeado por una zona de gases llamada

atmósfera. Entre 15-40 km de altura sobre la superficie de la Tierra

se extiende una capa llamada estratosfera que contiene gas

ozono (O3). El ozono tiene la propiedad de absorber la parte de

radiación solar ultravioleta que es dañina para los seres vivos.

La disminución del espesor de la capa de ozono es lo que se

conoce como agujero de la capa de ozono, y está relacionado con

la emisión a la atmósfera de clorofluorocarbonos (CFC), gases que

forman parte de muchos espráis y sistemas de refrigeración, que no

se descomponen hasta llegar a la estratosfera, y destruyen el O3.

Existen acuerdos internacionales que prohíben la utilización de

CFC, ya que si sigue disminuyendo el espesor de la capa de ozono

aumentarán las radiaciones ultravioletas nocivas que llegan a la

Tierra, lo que puede facilitar la aparición de cáncer de piel y otros

problemas en las personas y demás seres vivos. Pero los CFC son

muy estables en la atmósfera, por lo que su efecto no desaparece

de inmediato, aunque dejen de emitirse.

4. La química y el medio ambiente

Contaminación y purificación del aire:

El aire es una mezcla de fases formada por N2 (78%), O2 (21%) y

una pequeña cantidad (1%) de otros gases (CO2, vapor de agua,

Ar, He…)

Algunas actividades provocan un cambio en la composición del

aire, unas veces son debidas a la evolución de la propia naturaleza

(emisiones volcánicas), pero otras lo son por las actividades

humanas. Así, las combustiones que se producen en los vehículos

a motor (coches, aviones, barcos…), en las calefacciones o en

muchas industrias hacen que lleguen a la atmósfera gases que

provocan efectos no deseados como la lluvia ácida, el efecto

invernadero o la disminución de la capa de ozono.

Para evitarlo se instalan filtros que capturan estos gases y los

hacen reaccionar con otras sustancias, con lo que se evita que

lleguen a la atmósfera.

Por ejemplo: los catalizadores de los coches hacen que los óxidos de

nitrógeno se descompongan en N2 y otros gases, que al salir a la

atmósfera ya no contaminan.

4. La química y el medio ambiente

Contaminación y purificación del agua:

El agua interviene en muchas actividades humanas, agrícolas e

industriales, cada una de las cuales hace que le lleguen sustancias

que pueden cambiar sus propiedades de manera importante.

En ocasiones el agua arrastra componentes sólidos como en las

explotaciones mineras o en la limpieza de granjas. A veces se le

añaden sustancias que se disuelven y cambian su acidez, como los

detergentes, o otras sustancias que cambian su capacidad para

mantener la vida (insecticidas, abonos, aceites u otros productos

industriales). Por último, también se vierten aguas a temperaturas

altas (aguas de refrigeración) que hacen que disminuya la cantidad

de oxígeno disuelto.

Para evitar los problemas de todos estos vertidos, las aguas que

resultan de estos usos no se vierten directamente a los ríos, lagos o

al mar, sino que se someten a un proceso de depuración y

potabilización que depende de la contaminación que arrastren.

4. La química y el medio ambiente

Contaminación y purificación del agua:

Ejemplos de tratamientos de purificación del agua:

1. Se deposita el agua en balsas para que su temperatura se

iguale a la del ambiente.

2. En las balsas o depósitos, los sólidos se van al fondo, y los

aceites, a la superficie. Así se puede separar el agua de otras

sustancias.

3. Se añaden al agua sustancias que corrijan su acidez o capturen

sustancias disueltas. Los floculantes hacen que las sustancias

disueltas se conviertan en sólidos que acaban en el fondo de la

balsa.

4. Si se desea utilizar el agua para el consumo humano, hay que

someterla a un proceso final de potabilización, que consiste en

eliminar cualquier microorganismo que contenga, para ello se suele

añadir una cierta cantidad de cloro.

5. Los medicamentos y las drogas

Medicamentos: sustancias que se administran a las personas o

a otros seres vivos para prevenir, aliviar o curar enfermedades. La

mayoría tienen efectos secundarios.

Medicamentos más frecuentes:

Antibióticos (penicilina, amoxicilina…): Actúan contra las bacterias.

Analgésicos y antipiréticos (aspirina, paracetamol, ibuprofeno…):

Se utilizan para combatir el dolor y reducir la fiebre respectivamente.

Antiinflamatorios: Combaten la inflamación de cualquier tejido u

órgano.

Desinfectantes (tintura de yodo, alcohol, agua oxigenada…):

Destruyen los microorganismos que pueden penetrar a través de la piel.

Vacunas: Previenen las enfermedades, haciendo que desarrollemos

defensas contra los agentes que las provocan.

Algunos medicamentos se obtienen directamente de la naturaleza,

pero la mayoría se sintetizan en el laboratorio.

5. Los medicamentos y las drogas

Drogas: toda sustancia que, introducida en el organismo por

cualquier procedimiento, altera de algún modo el sistema nervioso

central y crea dependencia psicológica, física o ambas (según la OMS).

El efecto de una droga depende de la cantidad consumida y de la

duración del consumo.

Algunas drogas se emplean como fármacos para tratar

determinadas dolencias, bajo control médico.

Según el efecto sobre el organismo, las drogas se clasifican en:

Depresores (alcohol, barbitúricos, tranquilizantes): Actúan como

potentes sedantes del sistema nervioso.

Opiáceos y narcóticos (opio, morfina, heroína): Actúan como

calmantes del dolor. A veces producen somnolencia y otras veces euforia.

Estimulantes (cocaína, anfetaminas, drogas de diseño como éxtasis):

Estimulan el sistema nervioso provocando una sensación de euforia.

Alucinógenos (LSD, mescalina, marihuana, hachís): Producen

alucinaciones, percibiendo objetos y situaciones que no existen.

6. La química y el progreso

La química y la agricultura:

La química ha permitido acceder a numerosas sustancias que

mejoran la agricultura:

Fertilizantes: aportan al terreno los nutrientes necesarios para el

desarrollo de las plantas. Muchos contienen N, P y K; también

pueden contener Ca, S, Mg, Fe y Cu.

Pesticidas o plaguicidas: se emplean para repeler o evitar las

plagas de insectos, microbios y otros seres que impiden el normal

desarrollo de las plantas.

Herbicidas: matan las malas hierbas que crecen con los cultivos.

La química y la alimentación:

La industria química alimentaria se ocupa de la conservación y

manipulación de los alimentos envasados y frescos.

Los procedimientos de esterilización, envasado al vacío o

refrigerado permiten disponer de alimentos en buen estado de

consumo durante más tiempo.

6. La química y el progreso

La química y la alimentación:

Se han encontrado sustancias que, añadidas a los alimentos,

favorecen su conservación y mejoran su aspecto y propiedades.

La química y los nuevos materiales:

Plásticos (nailon o poliéster, poliestireno…): son polímeros.

Cristales líquidos: materiales que en estado líquido tienen una

estructura interna perfectamente ordenada.

Superconductores: materiales que permiten el paso de la corriente

eléctrica con una resistencia casi nula.

Conservantes Antioxidantes Colorantes Acidulantes

Sirven

para…

Impedir el

crecimiento de

microorganismos

Evitar la

oxidación

Mejorar el

aspecto

Aumentar la acidez

e intensificar el

sabor

Ejemplos • E-249: nitrito de

potasio

• E-200: ácido

sórbico

• E-330: ácido

cítrico

• E-300: ácido

ascórbico

• E-127:

eritrosina

• E-172: óxido

de hierro

• E-260: ácido

acético

• E-338: ácido

fosfórico