Clasificación y Fundamentos de Reacciones Químicas y Estequiometría

Clasificación Fundamental de Reacciones Químicas

A continuación, se detallan los principales tipos de transformaciones químicas y los conceptos asociados a su representación y cuantificación.

1. Reacciones de Combinación (Síntesis)

Subtipos y Ejemplos Específicos

• Reacciones de Combustión: Son aquellas en las que interviene el gas oxígeno.
• Óxidos Básicos: Son óxidos metálicos que reaccionan con el agua para formar una base.
• Óxidos Ácidos (Anhídridos): Son óxidos no metálicos que reaccionan con agua para formar un ácido. Se les conoce también como anhídridos.

2. Reacciones de Descomposición

Una sustancia sufre una reacción para formar dos o más sustancias. La sustancia que se rompe (reactivo) puede dar lugar a productos que son elementos o compuestos.

Fórmula general: AZ = A + Z

Ejemplos: Los carbonatos metálicos y los carbonatos ácidos se descomponen para producir dióxido de carbono gaseoso.

3. Reacciones de Sustitución Sencilla (Simple Desplazamiento)

Un elemento reacciona reemplazando a otro en un compuesto.

Fórmula general: A + BZ = AZ + B

Ejemplos:

1. Un metal sustituye a un ion metálico en su sal o ácido.
2. Un no metal sustituye a un ion no metálico en su sal o ácido.

4. Reacciones de Doble Sustitución (Metátesis)

Participan dos compuestos en la reacción. El ion positivo de un compuesto se intercambia con el catión de otro compuesto. En otras palabras, los dos iones positivos intercambian iones negativos.

También se les llama reacciones de metátesis o reacciones de doble descomposición.

Fórmula general: AX + BZ = AZ + BX

Condiciones para que se cumpla la Reacción de Doble Sustitución:

• Si se forma un producto insoluble o ligeramente soluble (precipitado).
• Si se obtienen como productos especies debidamente ionizadas.
• Si como producto se forma un gas.

5. Reacciones de Neutralización

Es aquella en la cual reacciona un ácido o un óxido ácido con una base o un óxido básico. En la mayor parte de estas reacciones, uno de los productos es el agua.

Fórmula general: HX + MOH = MX + H₂O (donde HOH se representa como H₂O)

Tipos Generales de Reacciones de Neutralización:

Se pueden clasificar según los reactivos:

Ácido + Base

Reacción clásica de formación de sal y agua.

Óxido metálico + Ácido

Formación de sal y agua.

Óxido no metálico + Ácido

Formación de dos ácidos (o un ácido y agua, dependiendo de la estequiometría).

Óxido no metálico + Óxido metálico

Formación de sal (generalmente).

6. Reacciones de Óxido-Reducción (Redox)

Son aquellas donde los números de oxidación de algunos átomos cambian al pasar de reactivos a productos, como aquellas reacciones en las que hay transferencia de electrones.

Conceptos Clave en Redox

• Oxidación: Se define como cualquier reacción química en la cual una sustancia pierde electrones y hace que los números de oxidación se incrementen (PIERDE ELECTRONES).
• Reducción: Es una reacción química en la cual una sustancia gana electrones y da lugar a que los números de oxidación disminuyan (GANA ELECTRONES).

Número de Oxidación (Estado de Oxidación)

Está relacionado con el número de electrones que un átomo pierde, gana o bien utiliza para unirse a otros átomos en los compuestos. El estado de oxidación es un número entero, negativo o positivo, que se asigna a un elemento en un compuesto o ion.

Representación y Cuantificación de Reacciones

Balanceo de Ecuaciones Químicas

Una reacción química es la manifestación de un cambio químico en la materia. A su expresión gráfica se le da el nombre de ecuación química, en la cual se expresan en la primera parte los reactivos y en la segunda los productos de la reacción.

Métodos de Balanceo

Para asegurar que se cumpla la Ley de Conservación de la Masa, se utilizan métodos para ajustar los coeficientes estequiométricos:

1. Método de Tanteo (Inspección): Consiste en ajustar los coeficientes estequiométricos probando valores hasta igualar todas las especies y observar que en cada miembro de la ecuación haya la misma cantidad de átomos.
2. Método Algebraico: Es un proceso matemático basado en la aplicación de álgebra que consiste en asignar literales a cada una de las especies para crear ecuaciones en función de los átomos y, al resolverlas, determinar el valor de los coeficientes.

Cálculos Estequiométricos

Es el uso de la información que se obtiene de una ecuación química balanceada. Nos ayuda a resolver problemas estequiométricos. El método que consideramos más versátil es el método molar.

Tipos de Problemas Estequiométricos Comunes:

• Masa-masa
• Masa-volumen
• Volumen-volumen