Reacciones Químicas

Las reacciones químicas son transformaciones o cambios que experimentan las sustancias, de las cuales resultan otras sustancias diferentes.

Representación de Reacciones Químicas

Se utilizan las ecuaciones químicas para representar los cambios que se producen en las moléculas de las sustancias que intervienen en una reacción química.

Ecuación Química

Es la representación de los cambios que se producen en las moléculas de las sustancias que intervienen en una reacción química.

Reactivos y Productos en una Reacción

Los átomos que constituyen las moléculas se reagrupan formando nuevas moléculas.

S+O₂ (estado inicial:reactivos) → SO₂ (estado final:producto)

Símbolos que se Agregan en una Reacción Química y su Significado

En ciertas ocasiones se agregan determinados símbolos para indicar otras características de la reacción o de las sustancias que intervienen en ella, tales como:

• Estado de agregación de las sustancias: gas(g), líquido (l), y sólido (s)
• Formas de energía que intervienen en la reacción: calor(Q o ), luz (hv)
• Formación de un precipitado: (↓ o ppt)
• Desprendimiento de un gas: (↑)
• Para indicar que se encuentra en un medio acuoso: (aq)

Tipos de Reacciones Químicas

• Reacción de combinación o síntesis
• Reacción de descomposición
• Reacción de neutralización
• Reacción de óxido-reducción
• Reacción de simple desplazamiento o simple sustitución
• Reacción de doble sustitución o doble desplazamiento

Proceso Redox

Son todas las reacciones químicas en que hay transferencia de electrones de un átomo o ión a otro átomo o ión.

Oxidación

Es toda transformación química en la cual los átomos o los iones ceden electrones.

Reducción

Es toda transformación química en la cual los átomos o los iones ganan electrones.

Agente Oxidante

Es la sustancia que realiza la oxidación de otra sustancia.

Agente Reductor

Es la sustancia que realiza la reducción de otra sustancia.

Diferencia entre las Reacciones Exotérmicas y Endotérmicas

Las reacciones químicas de combustión desprenden una cierta cantidad de calor y por eso se denominan reacciones exotérmicas. En cambio reacciones como la cocción de alimentos o la obtención de los metales por descomposición de sus óxidos, requieren el suministro de calor y por esta causa se llaman reacciones endotérmicas.

Contenido Energético o Entalpía

Es la cantidad de energía que tiene almacenada cada sustancia y se la representa con la letra H.

En las reacciones exotérmicas el contenido energético de los productos es mejor al de los reactivos. Entonces la variación de entalpía es negativa, el sistema ha perdido energía que ha transferido al medio.

En las reacciones endotérmicas el contenido energético de los productos es mayor al de los reactivos. Entonces la variación de entalpía es positiva, el sistema ha recibido energía del medio.

Masa de un Mol de Átomos

Es igual a su masa atómica expresada en gramos.

Volumen Molar

Es el volumen ocupado por un mol de moléculas de cualquier sustancia en estado gaseoso y en CNTP, su valor es de 22.4L.

1 mol de cualquier sustancia = masa moleculas (gramos = 22,4L en cntp = 6,02.10²³ atomos o moleculas

factores que influyen en la velocidad de reaccion:

• concentracion de los reactivos
• temperatura
• grado de division de los reactivos solidos
• estado de agregacion de los reactivos
• catalizadores

como varian estos factores en la velocidad de reaccion?

• la velocidad de reaccion aumenta cuando se incrementa la concentracion de los reactivos
• la elevacion de la temperatura aumenta considerablemente la velocidad de reaccion
• los reactivos solidos reaccionan con mayor rapidez cuando estan finamente divididas porque ofrecen mayor superficie de contacto
• la velocidad de reaccion es afectada por el estado de agregacion de los reactivos. En cientras reacciones quimicas, la presencia de la luz aumenta la velocidad de reaccion
• dependen del tipo de catalizadores

catalizadores: es toda sustancia que modifica la velocidad de una reaccion quimica sin experimentar cambios quimicos

relacion entre la velocidad de reaccion y la concentracion de los reactivos: la velocidad de reaccion es proporcional al producto de las concentraciones molares (moles/litro) de los reactivos

formula de velocidad de reaccion: mA + Nb → pC + qD
V = K.[A]^m.[B]ⁿ

ej: 2 Cl₂ + 7 O₂ → 2Cl₂ O₇ = Vr = K [Cl₂]².[O₂]⁷

la velocidad de reaccion es proporcional al producto de las concentraciones de los reactivos elevadas a una potencia que es igual al numero de moles que indica la respectiva ecuacion quimica

Equilibrio quimico es el que se produce en una reaccion quimica cuando la concentracion de los reactivos y la de los productos permanecen constantes
Keq = concentracion de los productos de reaccion elevados a sus correspondientes coeficientes

aA + bB = cC + dD
K_e =

Si se produce un cambio en alguno de los factores que condicionan el equilibrio de un sistema, este evolucionara en forma tal que anule en lo posible el efecto de ese cambio

• variacion de la concentracion; si se agrega nitrogeno, la reaccion se desplazara de forma tal que la concentracion de nitrogeno disminuya, aumentara la concentracion de amoniaco y en consecuencia el equilibrio se desplazara hacia la derecha (→)
  por el contrario si se agrega amoniaco; el equilibrio se desplazara hacia la izquierda (←)
• cambios de temperatura: al llegar al estado de equilibrio, las cantidades de calor se compensan; el sistema no cede ni absorbe calor, de modo que la temperatura permanece constante. Si se le entrega calor aumentando la temperatura, el equilibrio se desplazara hacia la izquierda(←). En cambio si la temperatura del sistema disminuye, el equilibrio se desplazara hacia la derecha (→)
• modificacion de la presion:  el equilibrio se desplaza hacia donde haya menor volumen

consecuencias de la sintesis de la Urea: en el siglo XIX la quimica se dividia en inorganica y organica. Con la sintesis de la urea, lograda por Wohler en 1828; del acido acetico o acido etanoico por Kolbe, en 1845; y del benceno, por parte de Berthelot, en 1855, fue desterrada la teoria de la fuerza vital. Quedo demostrado que se podian obtener compuestos organicos en el laboratorio sin que fuese necesaria la intervencion de los organismos vivos

como resultado de las diversas investigaciones realizadas, se puede aseverar que:

• los compuestos organicos responden a las mismas leyes, teorias y principios que los inorganicos
• la teoria atomico-molecular se aplica igualmente a los compuestos inorganicos que a los organicos
• los conceptos de sustancia, elemento, molecula, atomo, mol, volumen molar, etc, tienen la misma aplicacion, tanto en quimica inorganica como organica
  

composicion de las sustancias organicas: en las sustancias que forman los seres vivos, sus componentes fundamentales son el CARBONO, el HIDROGENO, el OXIGENO y el NITROGENO (C,H,O,N). Por lo tanto estos cuatro elementos fueron denominados BIOGENESICOS

propiedades de las sustancias organicas:

• punto de fusion y ebullicion bajos, inferiores a 300^oC, las fuerzas de atraccion entre sus moleculas son debiles
• la mayoria no son solubles en agua, especialmente cuando tienen mas de cinco atomos de carbono en sus moleculas. Son solubles en solventes organicos tales como eter, cloroformo,nafta,alcohol
• en general no se ionizan; por lo tanto no conducen la corriente electrica cuando se encuentran en estado liquid o en solucion
• son termolabiles, poco resistente a la accion del calor
• las reacciones organicas son lentas y progresivas, su velocidad de reaccion es baja
• los compuestos organicos reaccionan con facilidad que los inorganicos, es decir son mas reactivos

analisis elemental cualitativo: tiene por objeto determinar cuales son los elementos quimicos que forman una sustancia organica

analisis elemental cuantitativo: tiene por objeto determinar en que proporcion se encuentran los elementos que forman una sustancia organica

el atomo de carbono es tetravalente y tetraedrico, en 1858, el quimico aleman Friedich A. Kekulé, demostro que el atomo de carbono es tetravalente (numero de oxidacion = 4) y que sus atomos pueden unirse entre si formando largas cadenas, lo que facilito la comprension de la estructura de los compuestos organicos

en 1874, propusieron, en forma independiente, que el atomo de carbono es tetraedrico; eso significa que el atomo de carbono esta en el centro de un tetraedro imaginario que lo rodea y los cuatro enlaces del carbono estan dirigidos hacia sus vertices

hibridaciones:

Sp3: tipos de orbitales que se hibridan: un orbital 2s con tres orbitales 2p. cantidad de orbitales hibridados: cuatro orbitales hibridos sp3. forma geometrica del orbital: tetraedro. angulo de enlace: 109^o 28´. cantidad de enlace: 1/simple. tipo de enlace (sigma y pi): sigma. terminacion del hidrocarburo que le dara origen la hibridacion: alcano

sp2: tipos de orbitales que se hibridan: un orbital 2s con dos orbitales 2p.cantidad de orbitales hibridados: tres orbitales hibridos sp2, forma geometrica del orbital: trigonal. angulo de enlace: 120^o .cantidad de enlace: 2/doble. tipo de enlace (sigma y pi): un sigma y un pi. terminacion del hidrocarburo que le dara origen la hibridacion: alqueno

sp: tipos de orbitales que se hibridan: un orbital 2s con un orbital 2p. cantidad de orbitales hibridados: 2 orbitales hibridos sp. forma geometrica del orbital: digonal. angulo de enlace: 180^o .cantidad de enlace: 3/triple . tipo de enlace (sigma y pi): un sigma y dos pi. terminacion del hidrocarburo que le dara origen la hibridacion: alquino

carac/ propiedades:

alcanos: formula general: Cn H.n+2. grado de saturacion: saturados. hibridacion de los atomos de carbono: sp3. forma geometrica de los orbitales hibridos: tetraedro. enlaces: simples. tipo de enlace: sigma. cantidad de pares de electrones que comparten entre c-c: un par. isomeria: cadena. tipo de combustion: incompleta y completa.  para enumerar la cadena principal del hidrocarburo se debe tener encuenta sustituyente.

alquenos: 

formula general: Cn H2.n. grado de saturacion: no saturados. hibridacion de los atomos de carbono: sp2. forma geometrica de los orbitales hibridos: trigonal. enlaces: dobles. tipo de enlace: sigma y pi. cantidad de pares de electrones que comparten entre c-c: dos pares. isomeria: cadena ramificada, geometrica. tipo de combustion: completa. para enumerar la cadena principal del hidrocarburo se debe tener encuenta: doble enlace

alquinos: formula general: Cn H2.n-2 .grado de saturacion: no saturado .hibridacion de los atomos de carbono: Sp .forma geometrica de los orbitales hibridos:  digonal .enlaces: triple .tipos de enlaces: sigma y desp pi .cantidad de pares de electrones que comparten entre c-c: tres pares .isomeria: ramificada, de posicion, geometrica .tipo de combustion: incompleta .para enumerar la cadena principal del hidrocarburo se debe tener en cuenta: triple enlace

met= 1, et=2, prop=3, but=4, pent=5, hex=6, hept=7, oct=8, non=9, dec=10

alcanos: tiene un solo enlace, alquenos: tiene un doble enlace, alquinos: tiene un triple enlace

alcohol: grupo funcional: R-OH. nomenclatura: SE POSICIONA DENOMINACION ol SI HAY OTRO GRUPO FUNCIONAL, TERMINACION OL

ALDEHIDO: grupo funcional: C (doble enlace oxigeno, un enlace H, y otro enlace para el radical). nomenclatura: EN PUNTA DE CADENA, TERMINACION AL

cetona: grupo funcional: C (doble enlace oxigeno, radical a los costados, la cetona va en el medio) nomenclatura: EN MEDIO DE LA CADENA, SE POSICIONA, TERMINACION ONA

ETER ALCOHOL+ALCOHOL: grupo funcional: R-O-R, nomenclatura: RADICAL CON TERMINACION oxi Y EL OTRO ALCANO TERMINADO EN ano (si dice epoxi tiene el puente de oxigeno abajo)

acido: grupo funcional: C (doble enlace de oxigeno, un enlace halogenuro y otro enlace el radical), nomenclatura: HALOGENO uro DE CADENA ilo. ej: cloruro de etanoilo

esteres (acido+alcohol): grupo funcional: -C (arriba doble enlace oxigeno) -O-C-. nomenclatura: cadena ATO de cadena ILO. ej: etanoato de metilo

anhidrido (acido+acido): grupo funcional: -C(DOBLE ENLACE OXIGENO)-O-C (DOBLE ENLACE OXIGENO)- . nomenclatura: anhidrido acido + acido (oico. ej: anhidrido metanoico propanoico

amidas: grupo funcional: primaria: -C(doble enlace oxigeno) -NH2. nomenclatura: cadena AN amida. ej: metan amida. secundaria: -C(doble enlace oxigeno)-N (abajo un H) – R. nomenclatura: N- cadena(radical) – cadena AN amida. terciaria: -C(doble enlace oxigeno)-N (abajo y derecha radical). nomenclatura N-N dietil propanamida

aminas: grupo funcional: primaria: R-N(abajo y derecha CH3). nomenclatura: radical con la palabra amina al final. secundaria: R-N(abajo H, derecha CH3). nomenclatura: trimetil amina. terciaria: R-N(abajo y derecha radical). nomenclatura: etil metil amina

nitrilos: R-C N. nomenclatura: cadena (alcano) + nitrilo. ej: propano nitrilo