4.1COMBINACIN DE REACCIONES QUMICASUna reaccin qumica consiste en el cambio de una o ms sustancias en otra(s). Los reactantes son las sustancias involucradas al inicio de la reaccin y los productos son las sustancias que resultan de la transformacin. En una ecuacin qumica que describe una reaccin, los reactantes, representados por sus frmulas o smbolos, se ubican a la izquierda de una flecha; y posterior a la flecha, se escriben los productos, igualmente simbolizados. En una ecuacin se puede indicar los estados fsicos de las sustancias involucradas de la manera siguiente: (s) para slido, (l) para lquido, (g) para gaseoso y (ac) para soluciones acuosas. Los catalizadores, temperaturas o condiciones especiales deben especificarse encima de la flecha.Tipos de Reacciones QumicasLas reacciones qumicas pueden clasificarse de manera sencilla en cinco grandes grupos. Existen otras clasificaciones, pero para prediccin de los productos de una reaccin, esta clasificacin es la ms til.Reacciones de Sntesis o ComposicinEn estas reacciones, dos o ms elementos o compuestos se combinan, resultando en un solo producto.Sntesis Qumica: la combinacin de dos o ms sustancias para formar un solo compuesto. A + B C(Donde A y B pueden ser elementos o compuestos)Ejemplo: Escriba la reaccin de sntesis entre el aluminio y el oxgeno.Solucin: Dos elementos se combinarn para formar el compuesto binario correspondiente. En este caso, el aluminio y el oxgeno formarn el xido de aluminio. La ecuacin que representa la reaccin es la siguiente:4 Al (s) + 3 O2 (g) 2 Al2O3 (s)Nota: Es importante recordar los elementos que son diatmicos, los cuales se escriben con un subndice de 2 cuando no se encuentran combinados y participan en una reaccin. Estos son el hidrgeno, nitrgeno, oxgeno, flor, cloro, bromo y el yodo.Reacciones de Descomposicin o AnlisisEstas reacciones son inversas a la sntesis y son aquellas en la cuales se forman dos o ms productos a partir de un solo reactante, usualmente con la ayuda del calor o la electricidad.Descomposicin Qumica: la formacin de dos o ms sustancias a partir de un solo compuesto.A B + C(Donde B y C pueden ser elementos o compuestos)Ejemplo: Escriba la ecuacin que representa la descomposicin del xido de mercurio (II).Solucin: Un compuesto binario se descompone en los elementos que lo conforman. En este caso, el xido de mercurio (II) se descompone para formar los elementos mercurio y oxgeno. La ecuacin que representa la reaccin es la siguiente:2 HgO (s) 2 Hg (l) + O2 (g)Reacciones de Desplazamiento o Sustitucin SencillaEstas reacciones son aquellas en las cuales un tomo toma el lugar de otro similar pero menos activo en un compuesto. En general, los metales reemplazan metales (o al hidrgeno de un cido) y los no metales reemplazan no metales. La actividad de los metales es la siguiente, en orden de mayor actividad a menor actividad: Li, K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Au. El orden de actividad de los no metales mas comunes es el siguiente: F, O, Cl, Br, I, siendo el flor el ms activo.Desplazamiento Qumico: un elemento reemplaza a otro similar y menos activo en un compuesto.AB + C CB + A AB + C AC + B(Dnde C es un elemento ms activo que un metal A o un no metal B)Ejemplo: Escriba la reaccin entre el magnesio y una solucin de sulfato de cobre (II).Solucin: El magnesio es un metal ms activo que el cobre y por tanto, lo reemplazar en el compuesto, formando sulfato de magnesio. A la vez, el cobre queda en su estado libre como otro producto de la reaccin. La ecuacin que representa la reaccin es la siguiente:Mg (s) +CuSO4 (ac) MgSO4 (ac) + Cu (s)Reacciones de Doble Desplazamiento o IntercambioEstas reacciones son aquellas en las cuales el in positivo (catin) de un compuesto se combina con el in negativo (anin) del otro y viceversa, habiendo as un intercambio de tomos entre los reactantes. En general, estas reacciones ocurren en solucin, es decir, que al menos uno de los reactantes debe estar en solucin acuosa.Doble Desplazamiento Qumico: los reactantes intercambian tomos el catin de uno se combina con el anin del otro y viceversa.AB + CD AD + CBSolucin: En esta reaccin, la plata reemplaza al hidrgeno del cido, formando cloruro de plata. Al mismo tiempo, el hidrgeno reemplaza a la plata, formando cido ntrico con el nitrato. La ecuacin que representa la reaccin es la siguiente:AgNO3 (ac) + HCl (ac) HNO3 (ac) + AgCl (s)

Reacciones deNaturalizacinEstas reacciones son de doble desplazamiento o intercambio. Su particularidad es que ocurren entre un cido y una base y los productos de la reaccin son agua y una sal formada por el catin de la base y el anin del cido. Por ejemplo, la reaccin entre el cido sulfrico y el hidrxido de sodio resulta en la formacin de agua y sulfato de sodio. La ecuacin que representa esta reaccin es la siguiente:H2SO4 (ac) + 2 NaOH (ac) 2 H2O (l) + Na2SO4 (ac)

Reacciones de CombustinEstas reacciones ocurren cuando un hidrocarburo orgnico (un compuesto que contiene carbono e hidrgeno) se combina con el oxgeno, formando agua y dixido de carbono como productos de la reaccin y liberando grandes cantidades de energa. Las reacciones de combustin son esenciales para la vida, ya que la respiracin celular es una de ellas.Combustin: un hidrocarburo orgnico reacciona con el oxgeno para producir agua y dixido de carbono.Hidrocarburo + O2 H2O + CO2Ejemplo 1:Escriba la ecuacin que representa la reaccin de combustin de la glucosa, el azcar sanguneo (C6H12O6).Solucin:En esta reaccin, la glucosa es un hidrocarburo que reacciona con el oxgeno, resultando en los productos de la combustin el agua y el dixido de carbono. La ecuacin que representa la reaccin es la siguiente:C6H12O6+O2H2O+CO2

4.2DESCOMPOSICIN DE REACCIONES QUMICASReacciones de descomposicin o anlisisEn una reaccin de descomposicin, una sola sustancia se descompone o se rompe, produciendo dos o ms sustancias distintas. A este tipo de reacciones se le puede considerar como el inverso de las reacciones de combinacin. El material inicial debe ser un compuesto y los productos pueden ser elementos o compuestos. Generalmente se necesita calor para que ocurra la reaccin. La forma general de estas ecuaciones es la siguiente:AB A + BReacciones de Descomposicin: Consiste en el desdoblamiento o divisin de una sustancia o molcula en otras substancias ms simples, por efecto de un agente externo, como el calor, la electricidad, etc.:

1. 2H2O + (Calor) ---> 2H2 + O2

2. Mn2O3 + (Calor) --> Mn2 + O

3. H2S + (Calor) ---> H2 + S2

4. Al4 (SiO4)3 + (Calor) ---> SiO2 + Al2O3

5. Fe2 (SO4)3 + (Calor) ---> SO2 + Fe2O3

6. Sn (OH)4 + (Calor) ---> SnO4 - OH

7. H3BO3 + (Calor) ---> 3H + B2O3

8. H2O + (Electricidad) ---> H2 + O2

9. H4P2O7 + (Calor) --> P2O5 + 2H2O

10. CaCO3 + (Calor) ---> CO2 + CaO4.3SustitucinUna reaccin de sustitucin es aquella donde un tomo o grupo en un compuesto qumico es sustituido por otro tomo o grupo.Reacciones de Sntesis: Llamadas tambin de composicin, que consiste en la unin de dos o ms elementos o sustancias para formar un nuevo compuesto, ejemplos.-

1. H2 (Hidrgeno) + Cl2(Cloro) ---> HCl (cidoclorhdrico)

2. Zn (Zinc) + O(Oxigeno) ---> ZnO(oxido de zinc)

3. Li2O (Oxido de Litio) + H2O(agua) --> L2(OH) Hidrxido de Litio

4. CO2 (Anhdrido carbnico) + CaO(Oxido de Calcio) ---> CaCO3 (Carbonato de calcio)

5. Ca (calcio) + O2 (oxigeno) ---> CaO(Oxido de Calcio)

6. Fe2O3 + H2O --> HFeO2

7. Cl2O7 +H2O ---> HClO4

8. MnO3 + H2O ---> H2MnO4

9. Na2O + H2O ---> 2HNaO

10. N2 + O2 ---> Na2O5Reacciones de Simple Sustitucin: Llamadas tambin de desplazamiento o remplazo; consiste cuando un compuesto reacciona frente a un simple elemento, produciendo un intercambio atmico, ej:

1. 2HCl + Zn ---> ZnCl2 + H2

2. H2SO4 + Al ---> Al2 (SO4) + H2

3. Fe + Ag (NO3) ---> Ag2 + Fe(NO3)

4. HPO3 + Ca ---> CaPO3 + H

5. INi + K ---> KNi + I

Reacciones de Doble Sustitucin: Son reacciones donde los tomos o iones hacen un intercambio de uno y otro compuesto segn su afinidad positiva con una negativa, ejemplos:

1. H2CO3 + NaCl ---->Na2 CO3 + 2HCl

2. HClO3 + Na2S4 ---> Na2 (ClO3) + Na4S2

3. FeS + Ca (NiO3) ---> CaS + Fe (NiO3)3

4.4NEUTRALIZACINCuando reacciona un cido con una base se produce una sal y agua. Esta reaccin se denomina neutralizacin porque el cido y la base dejan de serlo cuando reaccionan entre s, pero no significa, necesariamente, que el pH de la disolucin resultante sea neutro.

cido + Base Sal + Agua

En una volumetra se miden volmenes haciendo uso de material muy simple: bureta y pipeta. Al ser esta volumetra de neutralizacin o cido-base lo que se hace es provocar una reaccin cido-base debiendo determinar el punto de equivalencia, es decir: en qu momento el nmero de equivalentes de cido aadidos coinciden con el nmero de equivalentes de base. La determinacin de este punto de equivalencia se realiza con un indicador cido-base apropiado. El indicador elegido debe virar en un intervalo de pH en el que quede incluido el pH de la disolucin obtenida cuando se alcanza el punto de equivalencia. El alumno puede calcular, de forma aproximada, el pH de la disolucin de acetato de sodio obtenida y decidir qu indicador entre los disponibles en el laboratorio es el adecuado para tal determinacin.

La acidez y la basicidad constituyen el conjunto de propiedades caractersticas de dos importantes grupos de sustancias qumicas: los cidos y las bases. Las ideas actuales sobre tales conceptos qumicos consideran los cidos como dadores de protones y las bases como aceptoras. Los procesos en los que interviene un cido intervienen tambin su base conjugada, que es la sustancia que recibe el protn cedido por el cido. Tales procesos se denominan reacciones cido-base.

La acidez y la basicidad son dos formas contrapuestas de comportamiento de las sustancias qumicas cuyo estudio atrajo siempre la atencin de los qumicos. En los albores mismos de la ciencia qumica, Boyle y Lavoisier estudiaron sistemticamente el comportamiento de las sustancias agrupadas bajo los trminos de cido y lcali (base).Por medio de las volumetras de neutralizacin determinamos concentraciones de cidos o de bases midiendo volmenes equivalentes de bases o de cidos de concentracin conocida.

Segn las cantidades de sustancia (nmero de moles) relativas de estas sustancias y la estequiometria de la reaccin se pueden dar tres situaciones:

a) exceso de cido: reacciona toda la base con parte del cido presente y queda un exceso de cido sin reaccionar: la disolucin final ser cida (pH < 7)

b) exceso de base: reacciona todo el cido con parte de la base presente y queda un exceso de base sin reaccionar: la disolucin final ser bsica (pH > 7)

c) proporcin estequiometria de cido y base: todo el cido y toda la base presente reaccionan entre s, no queda exceso de ninguno de ellos. La neutralizacin es completa. Se ha alcanzado el punto de equivalencia. El pH de la disolucin final depender de la sal que se forme, ya que sta podr sufrir hidrlisis y por ello el pH en el punto de equivalencia puede ser distinto de siete. Ser siete (neutra) si la sal formada proviene de cido fuerte-base fuerte, como el NaCl.

4.5xido-ReduccinReacciones de xido reduccin o redox: Son aquellas reacciones en las cuales los tomos experimentan cambios del nmero de oxidacin. En ellas hay transferencia de electrones y el proceso de oxidacin y reduccin se presentan simultneamente, un tomo se oxida y otro se reduce. En estas reacciones la cantidad de electrones perdidos es igual a la cantidad de electrones ganados.

Nmero de oxidacin o estado de oxidacin: es el nmero que se asigna a cada tipo de tomo de un elemento, un compuesto o in, y que representa el nmero de electrones que ha ganado, perdido o compartido. El nmero se establece de manera arbitraria, pero su asignacin se basa en diferentes postulados.

Existen diferentes definiciones sobre oxidacin y reduccin:Oxidacin: es un incremento algebraico del nmero de oxidacin y corresponde a la perdida de electrones. Tambin se denomina oxidacin la prdida de hidrgeno o ganancia de oxgeno.

Reduccin:es la disminucin algebraica del nmero de oxidacin y corresponde a la ganancia de electrones. Igualmente se define como la prdida de oxgeno y ganancia de hidrgeno.Para determinar cuando un elemento se oxida o se reduce puede utilizarse la siguiente regla prctica:

Si el elemento cambia su nmero de oxidacin en este sentidoSE OXIDA-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7Si el elemento cambia su nmero de oxidacin en este sentidoSE REDUCE.

As si el Na0pasa a Na+perdi un electrn, lo que indica que se oxid.Si el Cl0pasa a Cl-gan un electrn, lo que indica que se redujo.

Agentes oxidantes: son especies qumicas que ganan electrones, se reducen y oxidan a otras sustancias.

Agentes reductores: son especies qumicas que pierden electrones, se oxidan y reducen a otras sustancias.

4.6AplicacionesLas Reacciones Qumicas afectan la capa Terrestre. A consecuencia de ello, existen cambios qumicos que alteran el uso de qumicos que causan daos a la poblacin y a la fauna.La termoelctrica es la principal contaminante, debido a que diario elimina una gran cantidad de humo contaminante para nuestro Ambiente y para nuestro Metabolismo. Una Reaccin Qumica es un cambio qumico en el cual dos o ms sustanciasse transforman enotras sustancias llamadas productos ynos afectan tantoAmbientalmente como Metablicamente.La termoelctrica libera diferentes tipos de contaminantes como; Oxido de Azufre, Monxido de Carbono y Oxido de Nitrgeno.La termoelctrica, libera una gran cantidad de agua caliente, que se libera hacia el mar despus de enfriar las turbinas.La reaccin procede en la direccin que permite la disminucin de la energa interna, mientras que el equilibrio esobtenido cuando lamisma es minimizada, esdecir queDg=0Considerar lareaccin entreagua ygasH2Og+COg=H2g+CO2

4.7Clculos estequiometricos con reacciones qumicasLa fabricacin de productos qumicos es uno de los esfuerzos industriales ms grandes del mundo. Las industrias qumicas son la base de cualquier sociedad industrial. Dependemos de ellas respecto a productos que utilizamos a diario como gasolina y lubricantes de la industria del petrleo; alimentos y medicinas de la industria alimentaria; telas y ropa de las industrias textiles. Estas son slo unos cuantos ejemplos pero casi todo lo que compramos diariamente se fabrica mediante algn proceso qumico o al menos incluye el uso de productos qumicos.

Por razones econmicas los procesos qumicos y la produccin de sustancias qumicas deben realizarse con el menor desperdicio posible, lo que se conoce como "optimizacin de procesos". Cuando se tiene una reaccin qumica, el Qumico se interesa en la cantidad de producto que puede formarse a partir de cantidades establecidas de reactivos. Esto tambin es importante en la mayora de las aplicaciones de las reacciones, tanto en la investigacin como en la industria.

En una reaccin qumica siempre se conserva la masa, de ah que una cantidad especfica de reactivos al reaccionar, formar productos cuya masa ser igual a la de los reactivos. Al qumico le interesa entonces la relacin que guardan entre s las masas de los reactivos y los productos individualmente.

Los clculos que comprenden estas relaciones de masa se conocen como clculos estequiometricos.La estequiometria es el concepto usado para designar a la parte de la qumica que estudia las relaciones cuantitativas de las sustancias y sus reacciones. En su origen etimolgico, se compone de dos races, estequio que se refiere a las partes o elementos de los compuestos y metra, que dice sobre la medida de las masas.