Guía Completa sobre Reacciones Químicas: Estequiometría y Factores Clave

Reacción Química: Proceso y Estequiometría

Una reacción química es un proceso mediante el cual una o más sustancias iniciales, llamadas reactivos, se transforman en una o más sustancias nuevas, llamadas productos. Para ajustar la reacción, se emplean coeficientes estequiométricos que indican, desde un punto de vista microscópico, el número relativo de moléculas de reactivos y productos que intervienen en la reacción; y desde un punto de vista macroscópico, el número relativo de moles de reactivos y productos de la reacción química correspondiente.

Estequiometría: El Estudio Cuantitativo de las Reacciones

La estequiometría es el estudio de las relaciones cuantitativas de las cantidades de reactivos y productos en una reacción química. Cualquier cálculo que se haga sobre una reacción debe estar basado en la ecuación ajustada para esa ecuación química.

Reactivo Limitante: Determinando el Producto Formado

El reactivo limitante es el que determina o limita la cantidad de producto que se puede formar en una reacción. Todos los cálculos estequiométricos se basan en el reactivo limitante. El cálculo de la cantidad que se forma de un producto siempre se debe hacer a partir de la masa del reactivo limitante.

Reactivos Impuros: Riqueza y Pureza

La riqueza de un reactivo expresa el porcentaje de sustancia pura que contiene. Para realizar los cálculos estequiométricos, es necesario determinar la cantidad de reactivo puro a partir de su riqueza.

Rendimiento de una Reacción: Eficiencia del Proceso

El rendimiento de una reacción es el cociente entre la masa del producto obtenida y la masa de producto teórico, y se expresa en porcentaje.

Clasificación de las Reacciones Químicas

1. En función de las transformaciones

• Reacciones de combinación: Dos o más sustancias forman un único compuesto.
• Reacciones de descomposición: A partir de un compuesto se obtienen dos o más sustancias.
• Reacciones de sustitución:
  • Simple: Un elemento desplaza a otro de un compuesto.
  • Doble: Dos elementos se desplazan de dos compuestos.

2. En función de la partícula transferida

• Reacciones de transferencia de protones:
  • Reacciones ácido-base: Donde el ácido es una sustancia que en disolución acuosa se disocia liberando iones H⁺, y la base es una sustancia que en disolución acuosa se disocia liberando iones OH^-.
  • Reacciones de neutralización: Donde existen indicadores que cambian según la acidez o basicidad de la disolución.
• Reacciones de transferencia de e^-:
  • Reacciones redox: El elemento que cede e^- se oxida y es el reductor; el elemento que capta e^- se reduce y es el oxidante. Como resultado de la transferencia de e^-, cambia el número de oxidación de cada elemento.

Número de Oxidación

Carga que se asigna a los átomos que forman parte del compuesto, que coincide en la mayoría de los casos con la carga iónica que tendría un átomo para conseguir configuración electrónica estable.

Energía de las Reacciones Químicas: Calor de Reacción

La energía que se intercambia en una reacción química se expresa en J/mol. Cuando el proceso químico tiene lugar a presión constante, el calor de reacción se denomina variación de entalpía (ΔH). Si las condiciones son 1 atm y 25 ºC, se escribe ΔHº (estándar).

Tipos de Reacciones según su Energía

• Reacción endotérmica: Requiere un aporte de energía.
• Reacción exotérmica: Sucede con desprendimiento de energía.

Velocidad de Reacción (V)

Es la variación de la concentración de los reactivos o de los productos en el tiempo. Se evalúa midiendo la cantidad expresada en mol/L de reactivo consumido o de producto formado en un intervalo de tiempo dado.

Factores que Influyen en la Velocidad de Reacción

• Naturaleza de los reactivos: Son muy rápidas las reacciones entre disoluciones iónicas, son rápidas las reacciones redox, son muy rápidas las reacciones exotérmicas entre sustancias gaseosas.
• Concentración de los reactivos: La velocidad aumenta con la concentración de reactivos.
• Superficie de contacto de los reactivos: La velocidad de las reacciones aumenta cuando aumenta la superficie de contacto entre los reactivos, como cuando están finamente divididos.
• Temperatura: La velocidad de reacción aumenta al aumentar la temperatura.
• Catalizadores: Son sustancias que aumentan la velocidad de reacción. El catalizador no es ni reactivo ni producto y se escribe encima de la flecha que separa reactivos de productos.