Reacciones Químicas: Tipos, Cinética y Equilibrio

Energía de Ionización

La energía involucrada en el proceso por el que un átomo neutro de un elemento X, en estado gaseoso, cede un electrón de su nivel extremo y se convierte en un ion monopositivo X⁺, también en estado gaseoso, se denomina energía de ionización (I).
Dentro de un grupo, la I suele aumentar al disminuir el número atómico. Es decir, aumenta al subir en un grupo.
Dentro de un periodo, por lo general, la I aumenta al aumentar el número atómico. Es decir, aumenta al avanzar en el periodo. (Hacia arriba y a la derecha).

Afinidad Electrónica

La energía intercambiada en el proceso por el que un átomo neutro de un elemento X, en estado gaseoso, recibe un electrón y se convierte en un ion mononegativo X^-, también en estado gaseoso, se denomina afinidad electrónica (A).
Dentro de un grupo, la A aumenta al aumentar el número atómico.
Dentro de un periodo, aunque con muchas excepciones, la A aumenta conforme disminuye el número atómico. (Hacia la derecha y arriba).

Electronegatividad

La electronegatividad de un elemento es la capacidad de un átomo de este para atraer electrones de la molécula de la que forma parte.
Dentro de un grupo, los átomos más electronegativos son los de menor número atómico, es decir, los de mayor tamaño.
Dentro de un periodo, los átomos más electronegativos son los de mayor número atómico, los de menor tamaño. (Hacia arriba y a la derecha).

Reacción Química

Es un proceso por el cual una o varias sustancias iniciales, denominadas reactivos, se transforman en otras sustancias finales, denominadas productos, diferentes de las iniciales. En toda reacción química existe la ruptura de enlaces en los reactivos y la formación de nuevos enlaces en los productos.

Ecuaciones Químicas

Es la representación escrita y abreviada de una reacción química, a la que describe tanto cualitativa como cuantitativamente.

Métodos de Ajuste de Ecuaciones

Ajustar una ecuación química consiste en asignar a cada fórmula un coeficiente adecuado de modo que en los dos miembros haya el mismo número de átomos de cada elemento.

• El método de tanteo se utiliza en ecuaciones sencillas.
• El método del sistema de ecuaciones se emplea en los casos en que resulta más complicado asignar los coeficientes por tanteo.

Significado de las Ecuaciones Químicas

Las ecuaciones químicas ajustadas aportan una valiosa información acerca de las proporciones en que intervienen las sustancias que reaccionan. Así, toda ecuación ajustada puede ser interpretada en términos atómico-moleculares y en términos molares.

Tipos de Reacciones

• Reacciones de síntesis: Se forma una sustancia a partir de dos o más reactivos.
• Reacciones de descomposición: Una sustancia se descompone en otras más sencillas.
• Reacciones de desplazamiento: Un elemento desaloja a otro de un compuesto y lo sustituye en dicho compuesto.
• Reacciones de doble desplazamiento: Dos compuestos intercambian sus posiciones en dichas sustancias.

La ecuación de estado de los gases ideales establece las oportunas relaciones entre el número de moles y el volumen de la sustancia en las condiciones del problema.

Calor de Reacción

La magnitud que más nos interesa medir en una reacción química es el calor de reacción.

• Reacciones exotérmicas: Van acompañadas de un desprendimiento de energía en forma de calor.
• Reacciones endotérmicas: Tienen lugar mediante la absorción de energía en forma de calor.

Entalpía de Reacción

La razón es que se ha comprobado que el incremento de entalpía, ΔH, de una reacción química llevada a cabo a presión constante es igual al calor de reacción a presión constante.

• Reacción exotérmica: Si en la reacción se cede calor, la variación de entalpía es negativa.
• Reacción endotérmica: Si en la reacción se absorbe calor, la variación de entalpía es positiva.

Cinética Química

La parte de la química que trata los aspectos relacionados con la velocidad de las reacciones es la cinética química. Llamamos velocidad de una reacción a la cantidad de un reactivo que desaparece por unidad de tiempo, o bien, a la cantidad de un producto que se forma por unidad de tiempo en dicha reacción.

Teoría de las Reacciones Químicas

Teoría de las colisiones: Afirma que una reacción química se produce como resultado del choque de dos o más moléculas. No todos los choques dan lugar a una reacción; solo son eficaces aquellos en los que:

• Las moléculas tienen la energía cinética suficiente para que se rompan algunos enlaces. La energía mínima necesaria se denomina energía de activación.
• Las moléculas chocan con la orientación adecuada. Si no es así, la reacción no se produce, aunque las moléculas tengan la energía de activación necesaria.

Teoría del estado de transición: Las moléculas de los reactivos que chocan eficazmente quedan unidas momentáneamente formando un compuesto intermedio llamado complejo activado o complejo de transición. Hay reacciones exotérmicas y endotérmicas.

Factores que Influyen en la Velocidad de Reacción

• Concentración de los reactivos: Su aumento incrementa el número de choques entre moléculas.
• Temperatura de la reacción: Su aumento incrementa la energía cinética de las moléculas y el porcentaje de moléculas activas.
• Catalizadores: Son sustancias que cambian la energía de activación, lo cual modifica la velocidad. Características: Aumentan o disminuyen la velocidad de una reacción. No experimentan ninguna alteración permanente. Tipos: Positivos, disminuyen el valor de la energía de activación y consiguen que un mayor número de choques sean eficaces, por lo que aumentan la velocidad de reacción. Negativos, aumentan el valor de la energía de activación y disminuyen el número de choques eficaces, por lo que reducen la velocidad de reacción.
• Grado de división: Su aumento incrementa su superficie de contacto, por lo que es mayor la probabilidad de choques eficaces y crece la velocidad de reacción.

Equilibrio Químico

Reacción directa: La cantidad disminuye gradualmente a medida que las concentraciones de los reactivos se hacen menores.
Reacción inversa: La velocidad de esta reacción aumenta conforme crece la concentración del compuesto.