Fundamentos de las Reacciones Químicas y sus Procesos Energéticos
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Definición de Reacción Química
Una reacción química es un cambio que experimenta la materia que afecta a su propia naturaleza, donde una o más sustancias se transforman en otras distintas. Está formada por los reactivos y los productos.
Teoría de las Colisiones
Para que una reacción se produzca con eficacia, se necesita que se cumpla la teoría de las colisiones, que dice que se necesita una energía suficiente para romper el enlace entre los átomos. También se necesita que la orientación con la que los átomos impactan entre sí sea adecuada para formar nuevos compuestos.
Energía en los Procesos Químicos
La energía que interviene a nivel atómico es la de rotura y formación de enlaces. Existen reacciones endotérmicas, que necesitan un aporte de energía para romper los enlaces y para que se realice la reacción en sí. Las reacciones exotérmicas son aquellas que liberan energía al producirse la reacción química.
El estado de transición es aquel en el que se rompen los enlaces entre átomos una vez comunicada su energía de activación.
Velocidad de Reacción
La velocidad de reacción es la rapidez con la que los reactivos se transforman en productos. Esta velocidad depende de:
- La temperatura: a más temperatura, más velocidad.
- La concentración: a más concentración, más velocidad.
- Los catalizadores: son sustancias que aumentan o disminuyen la velocidad.
- El grado de división: cuanto más pequeñas son las partículas, más velocidad.
Los cálculos relacionados con las cantidades de sustancias de una reacción se llaman estequiométricos.
Clasificación de las Reacciones Químicas
Reacciones de Síntesis
Tienen más reactivos que productos.
Reacciones de Descomposición
Una sustancia se transforma en una o más.
Reacciones de Sustitución
Mismos productos que reactivos. Un átomo de un compuesto es desplazado por otro.
- Simple: metal y ácido.
- Doble: ácido-base, dos sales.
Reacciones Ácido-Base
En una reacción de ácido-base, el ácido cede protones y la base capta protones.
- La acidez se mide mirando la concentración de los iones H3O+. Cuantos más iones haya, más ácido.
- La basicidad se mide mirando la concentración de los iones OH-. Cuantos más iones haya, más básico.
Reacción de Neutralización
Consiste en la transferencia de protones desde el ácido a la base. Ejemplo: HCl + NaOH = NaCl + H2O
Reacción Redox
Proceso en el que se transfieren electrones. El que pierde se oxida y el que gana se reduce. Ejemplo: Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4. Estas reacciones son muy caras económicamente, ya que se hacen a base de pilas o combustiones.
Reacciones de Interés Específico
Interés Biológico
Respiración celular, fermentaciones, reacciones metabólicas y anabólicas.
Interés Industrial
Para obtener sustancias como NH3 (amoníaco), HNO3 (ácido nítrico) y H2SO4 (ácido sulfúrico).