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REACCIONES QUÍMICAS Y SU SIGNIFICADO Una ecuación química es la representación gráfica, simbólica y convencional de una reacción química. Ella consta de dos miembros separados por una flecha que indica el sentido de la reacción. Tanto reactivos como los productos se representan mediante sus fórmulas respectivas. Ejemplo:

H 2 + Cl 2

H CL

Lo primero que nos debemos preguntar ante una ecuación planteada es de si cumple la Ley de conservación de masa, en una reacción química los átomos no pueden ser creados ni destruidos, solo se reordenan, entonces se debe ajustar o balancear y queda así: H 2 + Cl 2

2 H CL

La ley de Lavoisier, se enuncia así: la masa total de un sistema cerrado se mantiene constante, independientemente de los cambios físicos o químicos que en él se produzcan. Sistema cerrado es aquel que no produce intercambios de materia ( si de energía )con el medio. Existe un tipo de reacciones en la naturaleza que no cumple con Lavoisier y son las reacciones nucleares, como las desintegraciones radiactivas. En ellas no hay conservación del tipo de átomos , ya que los átomos originales se transforman en otro tipo de átomos. También varían la cantidad de átomos presentes antes y después de las reacciones de fisión o fusión nuclear. Principalmente no hay conservación de la masa del sistema, ya que se comprobó que en este tipo de reacciones se producen variaciones de masa Äm , que libera gran cantidad de Energía ÄE . El físico A Einstein demostró que dichas variaciones están relacionadas con la ecuación. ÄE = Äm c2

donde c es la velocidad de la luz 300000Km /

seg O sea materia y energía pueden interconvertirse . En los procesos químicos cotidianos, la cantidad de materia que se transforma en energía es tan pequeña que resulta imposible medir, con los instrumentos actuales, la variación de masa correspondiente. En alguna reacciones químicas es necesario aclarar el estado físico de las sustancias intervinientes, utilizando los siguientes símbolos: l líquido, s sólido, g gas y ac sustancias en solución acuosa. H 2 g + Cl 2 g

2 H CL g


El estudio de las reacciones químicas abarca distintos puntos de vista:

Transformaciones

energético

cinético

Desde el punto de vista de las transformaciones, estas puede ser cualitativas : es decir que tipos de sustancias reaccionan o se producen, cual es la naturaleza química ( ácido, base , sal etc) . Y también pueden ser cuantitativas, conocida esta rama de la química como estequiometria , donde se establecen relaciones de masas. Moles, volúmenes, moléculas entre reactivos y productos. Aquí se trabaja con el reactivo limitante, el rendimiento de la reacción, También se consideran el grado de pureza de los reactivos, como también si hay gases presentes se estima a que valores de presión o temperatura se hacen las medidas. H 2 g + Cl 2 g

25oC ,1 at

2 H CL g

Desde el punto de vista energético , en la mayoría de los procesos químicos existe intercambio de calor con el medio. La termodinámica estudia los intercambios energéticos que acompaña a los procesos físicos y químicos. La termoquímica es un capítulo dentro de la termodinámica , que estudia específicamente la absorción o liberación de calor que acompaña a una reacción química. Los contenidos a estudiar en termoquímica son, si la reacción libera o absorbe calor, es decir clasificar al proceso químico que estoy analizando en un proceso exotérmico o endotérmico. ( ver el blog ) Cálculos de la energía libre , concepto de espontaneidad, reacciones favorecidas energéticamente. Si una reacción es espontanea , es decir sucede sola , puede tardar unas milésimas de segundos o años enteros. Espontaneidad no es sinónimo de Instantaneidad. La escala de tiempo en que ocurre las reacciones es muy amplia, ya que pueden verificarse en fracciones de segundos o en años, pasando por todas las posibilidades. La disciplina que estudia las velocidades de las reacciones químicas y los factores que afectan dichas velocidades se llama cinética química.


La finalidad del estudio de la cinética es obtener los productos de la reaccione deseados en el menor tiempo posible y al menor costo. Para lo cual hay que determinar las condiciones optimas de trabajo, es decir, por ejemplo, si es necesario usar catalizadores para acelerar las reacciones que son espontaneas pero muy lentas. Otra rama de la cinética es estudiar el mecanismo de reacción de los reactivos, cuales son las etapas a cumplir, como ocurre una reacción, cual es la etapa más lenta. Por último la cinética química contempla reacciones completas en la que reactivos se transforman completamente en productos es decir, la reacción progresa de los reactivos hacia los productos, y se detiene cuando se agota el reactivo que se encuentra en menor proporción. Este tipo de reacciones se denominan irreversibles y se expresa con una sola flecha. A+B

C+D

Hay otras reacciones que por el contrario, son incompletas. En este caso, la reacción avanza hasta detenerse en un estado, al que se lo denomina estado de equilibrio químico, en el que coexisten reactivos y productos. Estas reacciones se llaman reversibles y se expresan con dobles flechas Ejemplo

Hb + O 2

Hb O2

Hb representa a la hemoglobina sin oxígeno y Hb O2 es la hemoglobina oxigenada, es una reacción reversible que representa el transporte de oxígeno en la sangre. Sabemos que la hemoglobina de los glóbulos rojos se une al oxígeno en los capilares de los alveolos pulmonares, y cuando ese glóbulo rojo llega a las células de los tejidos pierde el oxígeno dejando la hemoglobina libre, para ir a buscar otro oxígeno cuando el circuito de complete. Entonces la flecha hacia la derecha indica un proceso que ocurre en los alveolos donde la presión parcial del oxigeno es alta y la flecha hacia la izquierda, indica un proceso en zonas donde la presión parcial del oxigeno es baja, que corresponde a los capilares tisulares, allí el oxigeno es liberado del glóbulo rojo y difunde hacia las mitocondrias. ¿Por qué hay reacciones reversibles? Para que existan reacciones químicas, las moléculas deben chocar unas con otras, estos choques pueden unir a más de una molécula o también pueden "desunirla" para dar lugar a las moléculas originales. Esta explicación está basada en la teoría de las colisiones, que es la que mejor describe la causa del por qué de las reacciones reversibles. Otro ejemplo de irreversibles son los ácidos o bases llamadas débiles.


AH es el ácido débil se expresa así su ionización AH + H2O

H3O + + A-

El protón va y viene, desde el ácido hasta el ión hidronio. La auto-ionización del agua es otro ejemplo de reacciones reversibles H2O + H2O

H3O + + OH-

El equilibrio químico tiene un carácter dinámico, pues no implica que la reacción se paralice en ambos sentidos como podría pensarse, sino que, en cada unidad de tiempo, se forman y desaparecen el mismo número de moléculas de cualquiera de las sustancias que intervienen en el proceso. Si algunos de los productos pueden desprenderse y abandonar el sistema, se rompe el equilibrio y la reacción se verifica sólo en un sentido, hasta que los reactivos se hayan transformado totalmente. En el estado de equilibrio La velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa , y parecería que a nivel macroscópico la reacción se ha paralizado, pero a nivel molecular los choques se siguen produciendo y se pasa a productos y vuelven a chocar los productos y pasan a reactivos y así de nuevo, continuamente.

RESUMEN Tenemos reacciones irreversibles

A+B

C+D

Tenemos reacciones reversibles, de varios tipos a) Las que lograron llegar al estado de equilibrio químico A + B esto se da en las plantas industriales o el laboratorio. b) Las que tienen el equilibrio desplazado hacia un lado de la reacción, se presentan en el metabolismo

C + D,

Hacia la derecha Hb + O 2

Hb O2

en los alveolos pulmonares

Hacia la izquierda Hb + O 2

Hb O2

en los tejidos

Para ver ejemplos biológicos de equilibrios desplazados , de la oxigenación de la hemoglobina, ver el blog. Se analiza el mal de las alturas o apunamiento y el envenenamiento con monóxido de carbono durante los incendios.

Reacciones quimicas  
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