INFORME :

REACCIONES QUIMICAS

OBJETIVOS

a) Formular y balancear las ecuaciones de las reacciones químicas iónicas y moleculares.

b) Clasificar las Reacciones químicas en base a la observación y experimentación.

c) Reconocer reacciones químicas en base a ciertas manifestaciones como son cambios de color, desprendimientos de olor, desprendimiento de gases, formación de precipitado, etc.

I. MARCO TEORICO

2.1. REACCIÓN QUÍMICA

Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias, llamadas reactivas, se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos.

    En una reacción química, los enlaces entre los átomos que forman los reactivos se rompen. Entonces, los átomos se reorganizan de otro modo, formando nuevos enlaces y dando lugar a una o más sustancias diferentes a las iníciales.

Representación

Una reacción química se representa mediante una ecuación química.

En determinados casos es necesario especificar el estado físico:

Sólido (s), líquido (l), gas (g) o disolución acuosa (aq)

Si en la reacción intervienen iones, hay que igualar, además, electrónicamente,

Para que se cumpla la ley de conservación de la carga.

Las fórmulas de los reactivos se escriben a la izquierda, y las de los productos a la derecha, separadas ambas por una flecha que indica el sentido de la reacción.

A cada lado de la reacción, es decir, a derecha y a izquierda de la flecha, debe existir el mismo número de átomos de cada elemento.

2.2. FUNDAMENTOS PARA RECONOCER UNA REACCION QUÍMICA

Desprendimiento de gases

En algunas reacciones, se forma un producto gaseoso. En esos casos, cuando uno de los reactivos es un líquido, se observa que aparecen burbujas.

Cambios de color

Hay otras reacciones que pueden detectarse por variaciones en el color de los materiales que intervienen. El carbonato de cobre es un sólido de color verde, que se descompone por calor, convirtiéndose en óxido de cobre, también sólido pero negro.

Liberación de calor

En todas las reacciones químicas ocurren cambios de energía, es decir se puede absorber o liberar energía en forma de calor, luz, energía eléctrica, etcétera.

Si en una reacción se libera energía en forma de calor; decimos que la reacción exotérmica; si la energía es absorbida, entonces la reacción es endotérmica.

Formación de Precipitados

Dicha reacción puede ocurrir cuando una sustancia insoluble se forma en la disolución debido a una reacción química o a que la disolución ha sido sobresaturada por algún compuesto, esto es, que no acepta más soluto y que al no poder ser disuelto, dicho soluto forma el precipitado.

Cambios de las propiedades físicas y químicas de los reactantes

Cambios: son alteraciones surgidas en la naturaleza de una sustancia como consecuencia de diferentes acciones físicas o químicas.

Cabios físicos: Son cambios temporales y/o reversibles, es decir que las sustancias pueden recuperar su estado inicial, después que haya la

acción ó efecto que produjo el cambio ejemplo: evaporación, cristalización del agua.

Cambios químicos: Son cambios que dan por resultado la formación de sustancias nuevas y que implican modificaciones en la composición y estructura y una de la materia ejemplo: la oxidación del hierro, la combustión del propano.

2.3. CLASIFICACION DE LAS REACCIONES QUIMICAS

2.3.1. DE ACUERDO A LA NATURALEZA DE LAS SUSTANCIAS

Reacción de Adición o Asociación o Combinación

En general, reacciones de adición son todas las reacciones en las que se combinan dos moléculas para producir una sola.

Las reacciones de adición son exotérmicas y, por tanto, son termodinámicamente favorables.

Reacciones de Descomposición .

Una sustancia compleja se descompone en las sustancias simples que la forman.

 

Reacciones de Desplazamiento o Sustitución Sencilla

Estas reacciones son aquellas en las cuales un átomo toma el lugar de otro similar pero menos activo en un compuesto.  En general, los metales reemplazan metales (o al hidrógeno de un ácido) 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 flúor el más activo.

Desplazamiento Químico: un elemento reemplaza a otro similar y menos activo en un compuesto.

AB + C à  CB + A   ó   AB + C  à  AC + B

(dónde C es un elemento más activo que un metal A o un no metal B)

 

Reacciones de Doble Desplazamiento o Intercambio

Estas reacciones son aquellas en las cuales el ión positivo (catión) de un compuesto se combina con el ión negativo (anión) del otro y viceversa, habiendo así un intercambio de átomos entre los reactantes.  En general, estas reacciones ocurren en solución, es decir, que al menos uno de los reactantes debe estar en solución acuosa.

 

Doble Desplazamiento Químico: los reactantes intercambian átomos – el catión

de uno se combina con el anión del otro y viceversa.

AB + CD à  AD + CB

2.3.2. POR EL INTERCAMBIO DE ENERGIA CALORIFICA

Reacción Endotérmica

Reacción que absorbe energía y posee tiene un incremento de entalpía o ΔH positivo, es decir, la energía que poseen los productos es mayor a la de los reactivos.

Casi todas las reacciones químicas implican la ruptura y formación de los enlaces que unen los átomos .Normalmente, la ruptura de enlaces requiere un aporte de energía, mientras que la formación de enlaces nuevos desprende energía. 

Un ejemplo de reacción endotérmica es la producción del ozono (O3). Esta reacción ocurre en las capas altas de la atmósfera, donde las radiaciones ultravioleta proveen la energía del Sol. También ocurre cerca de descargas eléctricas (cuando se producen tormentas eléctricas): 

3 O2 + ENERGÍA →2 O3 ; DH > 0

Reacción Exotérmica

 Reacción química que desprenda energía, ya sea como luz o  calor con una variación negativa de la entalpía es decir: -ΔH. 

Ocurre principalmente en las reacciones de oxidación. Cuando éstas son intensas pueden generar fuego. Si dos átomos de hidrógeno reaccionan entre sí e integran una molécula, el proceso es exotérmico.

Un ejemplo de una reacción exotérmica común es la combustión del gas natural: 

CH4(g) + 2 O2(g) →CO2(g) + 2H2O(l); DH < 0

Se obtienen unas 13 300 calorías por cada gramo de metano (CH4) quemado.

Variación de la Entalpia

Se expresa mediante el símbolo DH (cambio de entalpía), que precedido de un signo negativo (-DH) indica que la energía es liberada; otra forma de expresar lo mismo es DH < O, esto es, que DH es menor que cero. Si en la reacción se absorbe energía, se antepone un signo + (+DH) o bien en su forma equivalente DH > O (DH es mayor que cero).

Ejemplos:

Mg (s) + O2 (g)   MgO (s); DH < 0

Hg (s) + O2 (g)   HgO (s); DH < 0

El símbolo H representa la entalpía del sistema y es una función con propiedades semejantes a la energía interna (U). Cuando los procesos se llevan a cabo a presión constante, es más conveniente utilizar la función entalpía.

2.3.3. REACCIONES DE COMBUSTION

La reacción de combustión se basa en la reacción química exotérmica de una sustancia o mezcla de sustancias llamada combustible con el oxígeno. Es característica de esta reacción la formación de una llama, que es la masa gaseosa incandescente que emite luz y calor, que esta en contacto con la sustancia combustible.

De acuerdo a como se produzcan las reacciones de combustión, estas pueden ser de distintos tipos:

a) Combustión completa

Ocurre cuando las sustancias combustibles reaccionan hasta el máximo grado posible de oxidación. En este caso no habrá presencia de sustancias combustibles en los productos o humos de la reacción.

b) Combustión incompleta

Se produce cuando no se alcanza el grado máximo de oxidación y hay presencia de sustancias combustibles en los gases o humos de la reacción.

c) Combustión estequiometria o teórica

Es la combustión que se lleva a cabo con la cantidad mínima de aire para que no existan sustancias combustibles en los gases de reacción. En este tipo de combustión no hay presencia de oxígeno en los humos, debido a que este se ha empleado íntegramente en la reacción.

d) Combustión con exceso de aire

Es la reacción que se produce con una cantidad de aire superior al mínimo necesario. Cuando se utiliza un exceso de aire, la combustión tiende a no producir sustancias combustibles en los gases de reacción. En este tipo de combustión es típica la presencia de oxígeno en los gases de combustión. La razón por la cual se utiliza normalmente un exceso de aire es hacer reaccionar completamente el combustible disponible en el proceso.

e) Combustión con defecto de aire

Es la reacción que se produce con una menor cantidad de aire que el mínimo necesario. En este tipo de reacción es característica la presencia de sustancias combustibles en los gases o humos de reacción.

2.3.4. REACCIONES DE NEUTRALIZACIÓN

Los ácidos y las bases son sustancias con determinadas características que se complementan al contacto. Por ello, cuando una base y un acido reaccionan entre sí, tales características se anulan; este fenómeno recibe el nombre de reacción de neutralización o reacción de acido-base, y solo son un caso particular de una reacción de dobles-sustitución:

Según el carácter del ácido y de la base reaccionante se distinguen cuatro casos:

ácido fuerte + base fuerte ácido débil + base fuerte ácido fuerte + base débil ácido débil + base débil

2.3.5. REACCIONES REDOX

Una reacción REDOX consiste en el traspaso de electrones desde una sustancia X (agente reductor) hacia una sustancia Y (agente oxidante). 

Por lo general, a la sustancia que se oxida se le denomina agente reductor (debido a que provoca la reducción de la otra sustancia), mientras que a la sustancia que se reduce se le llama agente oxidante (provoca la oxidación de la otra sustancia). 

III.DATOS Y OBSERVACIONES

Experiencia 1 :

De la piceta echamos agua des ionizada en un vaso de precipitado y con la

pipeta medimos 3ml de esta agua , luego lo vertimos en un tubo de ensayo .

Registramos la temperatura de ambiente del agua des ionizada y podemos

observar 23°C

Ahora echamos 8 gotas de ácido sulfúrico concentrado :

Registramos la temperatura de esta nueva sustancia y obtenemos 31°C

Observamos de este procedimiento , que se trata de una reacción exotérmica

El acido sulfúrico concentrad se distingue por su alta afinidad al agua , al

mezclar los 2 componentes se provoca un incremento de temperatura

Ecuación formada :

En este procedimiento se debe agregar primero agua al tubo de ensayo y

luego añadir el ácido sulfúrico , ya que si se hace de forma inversa podría

salpicar debido a la intensa generación de calor .

Experiencia 2 :

Vertimos 3ml de agua des ionizada a un tubo ensayo ,

al igual que el experimento anterior

H20+H2SO4 H30 + HSO4

Registramos la temperatura de esta la cual registro: 23°C

Pesamos 1g de urea en la balanza electrónica y luego lo vertimos en el tubo

de ensayo

Registramos la temperatura de esta nueva sustancia y observamos que es de

22°C

En este experimento pudimos observar una dilución

Observamos que la urea es una sustancia no peligrosa y no toxica , no

cancerígena y tampoco inflamable y es muy soluble en agua

Ecuación formada :

Experiencia 3 :Cogemos un trozo e cinta de magnesio con la pinza de metal y luego

prendemos el mechero de bunsen

Al colocar la cinta de magnesio a la llama no

luminosa , luego de unos segundos notamos el color resplandeciente

H2O+CO (NH2)2 2 NH3+CO2

En este experimento podemos observar una reacción endotérmica y notamos

también que es una reacción de adición

Ecuación formada :

Luego con el residuo que nos quedo después de llevar la cinta de magnesio a

la llama , lo colocamos en un tubo de ensayo que contiene 3ml de agua

Luego agregamos unas gotas de fenolftaleína y observamos el siguiente color

Mg(s) + O2 MgO2

Podemos notar que hay una reacción de adición con un precipitado e color

blanco

Se observa el desprendimiento de gas hidrogeno . La fenolftaleína no

interviene en la reacción, se utiliza para detectar la formación de hidróxido y

pasa de color incoloro a rosa (Medio básico)

Ecuación formada :

Experiencia 4 :

Pesamos 0,5g de clorato de potasio (KCLO3) vertido en una placa Petri y

luego lo pesamos en la balanza electrónica

Luego lo vertimos en un tubo de ensayo :

Mg(S) + 2H2O Mg(OH)2+ H2

Luego prendemos el mechero de bunsen y luego cogemos el tubo de ensayo

con una pinza y lo colocamos arriba de este mechero que se encuentra

prendido con la llama no luminosa.

Prendemos inmediatamente un cerillo de fosforo y lo colocamos en la boquilla

del tubo de ensayo y observamos que empieza a haber un desprendimiento

de gases en forma de humo blanco

En este experimento está ocurriendo una reacción de descomposición

La liberación del humo blanco nos indica que se está desprendiendo oxígeno

en el aire

Ecuación formada:

Experiencia 5 :

Cogemos la pipeta y lo introducimos con sulfato de cobre para obtener una

medida de 3ml , luego lo vertimos en un tubo de ensayo .

Luego con la espátula cogemos un poco de hierro en polvo y lo vertimos

dentro del tubo de ensayo

2KClO3 2KCl + 3O2

CuSO4 + Fe Cu + Fe(SO4)

En este experimento ocurre una reacción de simple desplazamiento o

sustitución simple

En la solución final podemos observar que el hierro desplaza al cobre

Ecuación formada :

Luego en un tubo de ensayo vertimos 4 gotas de permanganato de potasio

Luego a un tubo le agregamos 2

gotas de acido sulfúrico

Luego lo agitamos y a esta solución le añadimos 5ml de sulfato de hierro

Experiencia 6 :

En un tubo de ensayo vertimos 3ml de solución de ioduro de potasio , el color

que podemos observar es transparente

Luego vertimos gotas de solución de nitrato de plomo

Notamos que ocurre una reacción de doble desplazamiento

Podemos observar que después de juntar los compuestos se forma un

precipitado

Ecuación formada :

Pb(NO3)2 + 2KI 2KNO3 + PbI2

Experiencia 7 :

Vertimos en un tubo de ensayo 2ml de cloruro de bario y notamos que es de

color transparente

Ahora a este compuesto le agregamos gotas de solución de ácido sulfúrico ,

su color de este también es transparente y al combinarlo notamos un color

blanquecino

Experimento 8 :

Llenar las dos terceras partes de agua des ionizada en un tubo de ensayo

Al tubo de ensAyo le agregamos 3 gotas de solución de nitrato de plata

A esta solución le agregamos le agregamos 3 gotas de ácido clorhídrico y

observamos:

IV.CALCULOS Y RESULTADOS

Experimento 1:

Al inicio : H2O (des ionizada) 24°C

H2O(l) + H2SO4 (ac. concentrado) Entalpia menor o igual que cero Es una reacción exotérmica, libera calor, es por eso que la temperatura del sistema aumente a 28°C

Experimento 2:

Inicio : H2O (des ionizada) 24°C

H2O + CH4N2O Entalpia mayor o igual que cero

Es una reacción endotérmica, necesita calor, por eso la temperatura final del sistema disminuye a 22°C

Experimento 3:

1Mg(s) + 1O2(g)+ CALOR 1MgO2(s)

La reacción es de tipo Combinación o Síntesis Al formar el MgO2(s) este produce una luz blanca (incandescente)

Experimento 4:

2KClO3 (s) + CALOR 2KCl(s) + 3O2 (g)

Es una reacción de descomposición.

Experimento 5:

1CuSO4 (ac) + 1Fe(s) 1FeSO4 (ac) + 1Cu(s)

La reacción es Redox : El Fe(s) se oxida a Fe+2 y el Cu+2 se reduce a Cu(s)

Al terminar el proceso Se obtiene Cu(s) como precipitado

Experimento 6:

Pb(NO3)2 + 2KI 2KNO3 + PbI2

Color: KI (transparente) Al terminar el proceso se obtiene un precipitado

Experimento 7:

1BaCl2 (s) + 1H2SO4 (ac) 2HCl(l) + 1BaSO4 (ac)

Color : BaCl2 (verde) Al finalizar el proceso se forma el color blanco lechoso (nieve) Es una reacción de tipo Desplazamiento Doble

Experimento 8:

1 AgNO3 (ac) + 1HCl 1HNO3 (ac) + 1AgCl(s)

Color : HCl(s) : (transparente) Al finalizar, la reacción forma un precipitado blanco con presencia de cloruro La reacción es de tipo : Desplazamiento Doble

V.CONCLUSIONES

a) Pudimos comprobar los principios teóricos que rigen a la división de los tipos de reacciones químicas, en modo experimental, observando y analizando el comportamiento de diversos compuestos al reaccionar entre sí, con lo cual obtuvimos los productos respectivos

b) Después de haber realizado los diversos experimentos se comprobó que existen varios tipos de reacciones los cuales son: reacción de combinación, de descomposición, de sustitución y de doble sustitución, todos estos muy diferentes pero cumplen la misma función la formación de uno o varias sustancias y/o compuestos nuevos.

c) Se concluye que existen índices que nos indica si las sustancias involucrada reacción mediante diversos factores como: cambio de color, la evaporación de un gas durante la reacción, formación de algún precipitado, etc.

VI.CUESTIONARIO

1. En una tabla anote las observaciones realizadas en cada una de las experiencias y escriba la ecuación química respectiva. REACCIONES QUIMICAS OBSERVACIONES

H20+H2SO4 H30 + HSO4

Ocurre una reacción exotérmica, al mezclar agua y acido sulfúrico ocurre un incremento de temperatura.

H2O+CO (NH2)2 2NH3+CO2↑El H2O desionzada al agregarle Urea CO(NH2)2 produce una reacción exotérmica incoloro.

Mg(s) + O2 MgO2Es una reacción endotérmica, y tiene un precipitado color blanco.

Mg(S) + 2H2O Mg(OH)2+ H2

Es una reaccion de adicion, y pudimos observar un desprendimiento de gas hidrogeno.

2KClO3 2KCl + 3O2↑Esta es un reacción de descomposición, ocurre un desprendimiento de gas que es O2.

CuSO4 + Fe Cu + Fe(SO4)↓El CuSO4 de color Azul añadimos el Fe de color plomo formando un precipitado de Fe(SO4)

Pb(NO3)2 + 2KI→ 2KNO3 + PbI2↓Es una reacción de doble desplazamiento, y notamos que PbI2 es el precipitado.

2. Clasifique cada una de las reacciones en cada experimento la clasificación debe ser exhaustiva atendiendo a las diferentes clasificaciones señaladas en teoría coloque el resultado en la tabla

REACCIONESQUIMICAS

Adición

Descomp

Des Sim

Des

Dob

Endo

Exo

Rdx

H2O + H2SO4 H3O + HSO4- X X

H2O + CO(NH2)2 2NH3 + CO2 X X

Mg(s) + O2 MgO2 X X

Mg(S) + 2H2O Mg(OH)2+ H2 X X

2KClO3 2KCl + 3O2↑ X X X

CuSO4 + Fe Cu + Fe(SO4)↓ X X

Pb(NO3)2 + 2KI→ 2KNO3 + PbI2↓ X X

3. Averigüe en qué consisten las reacciones enzimáticas

Existen cuatro características diferenciadoras de las reacciones enzimáticas con respecto a las reacciones químicas catalizadas:

a) La enzima es altamente específica y cataliza solamente una o pocas reacciones químicas. Los catalizadores sólidos no suelen ser específicos y pueden intervenir en reacciones diferentes que tengan el mismo grupo funcional. Dada la gran variedad de enzimas descubiertas actualmente (unas 3300) se pueden llevar a cabo un gran número de reacciones químicas empleando enzimas específicas como catalizadoras.

b) La velocidad de una reacción cataliza por una enzima es mucho mayor que la velocidad de reacción catalizadora por productos no biológicos. Solo es necesario la presencia de una pequeña cantidad de enzima para acelerar suficientemente la reacción.

c) Las condiciones de reacción(temperatura, presión, pH, etc.) de las reacciones enzimáticas son suaves. A temperaturas altas los catalizadores ordinarios suelen ir en aumentando su actividad, mientras

que las de la enzima disminuyen pudiendo perderla totalmente a partir de cierta temperatura.

d) Las enzimas son moléculas sensibles e inestables que requieren cuidado en su uso. Las enzimas pierden fácilmente su actividad catalítica al cambiar su conformación estructural (desnaturalización) en el transcurso de algunas reacciones.

4. Averigüe en qué consisten las reacciones competitivas

Son aquellas en las que dos o más procesos compiten en la desaparición de un determinado reactivo o en la aparición de un determinado producto. Las más comunes son: aquellas en las que un reactivo se descompone en varios productos y aquellas en que los reactivos iníciales dan lugar a un mismo producto.

VII.ANEXOS

1.¿Cómo se da una reacción redox en las baterías?

REACCION REDOX DE LAS BATERIAS:

Baterías o Acumuladores. Sirven para almacenar la energía que se produce en

la reacción redox de un proceso electroquímico y aprovechar su carga eléctrica

en un momento determinado.

La condicion que debe cumplir el proceso es que tiene que ser reversible para

permitir la recarga de la bateria o acumulador.Ejemplo tipico es la bateria acida

de plomo de coche o solar que a pesar de sus inconvenientes(peso elevao y

electrolito corrosivo) aun no ha sido totalmente sustituido por otro tipo de

acumulador en sus aplicaciones.

Constitucion y mecanismo de una bateria de plomo solar o de coche:

En un recipitiente se instalan celulas con su electrodos formados por una serie

de laminas situadas en varios vasoss, con la conexión adecuada, y cuya salida

al exterior son los bornes de la bateria. Electrodos:

2 - ¿Qué son las reacciones fotoquimicas ?

En una reaccion fotoquimica hay un intercambio de energiaq interna en forma

de fotones h.v , y se puede hacer la division en :

a)Reaccion exofotoquimica, con desprendimiento de energia en forma de

radiacion electromagnetica, como en la combustion del magnesio, que se

desprende una luz blanca caracteristica:

2Mg (s) + O2 (g) -> 2 MgO (s)

b)Reaccion endofotoquimica, que se necesita el flujo de radiacion

electromagnetica al sistema para que la reacicon tenga lugar.Existen muchas

reacciones quimicas provocadas por radiacion electromagnetica, que rompe

unos enlaces de unas sustancias y generaran especies muy reactivas, que

provocan otras reacciones quimicas. Un ejemplo son las reaccion que tienen

lugar con el ozono en la capa atmosferica de la estratosfera mediante los rayos

ultravioletas de la radiacion solar que llegar a la tierra.

El ozono es una variedad del oxigeno que se obtiene en la estratosfera

mediante un proceso, que se inicia por la descomposicion del oxigeno

molecular por la accion de los rayos ultravioletas, según :

O2---h.v----- O + O

Y a continuacion ocurre la reaccion : O + O 2 -> O3

Pero tambien el ozono se descompone mediante:

O3 + O -> 2 O2 y O3 ---h.v ---> O 2 + O

La primera de estas dos reacciones es exotermica, lo que explica las altas

temperaturas de la estratosfera y la segunda ocurre por la accion de los rayos

ultravioletas. Globalmente tiene lugar un proceso de formacion y destruccion

del ozono, que se expresa mediante: 3 O 2 2 O3 , donde la reaccion quimica

hacia la derecha es endoenergetica y hacia la izquierda es exoenergetica. Sin

agentes exteriores se mantiene el equilibrio y ello hace que se hable de la “

capa de ozono en la estratosfera “

El ozono en la estratosfera hace de filtro de la perjudicial radiacion ultravioleta,

ya que parte de esta radiacion no llega a la superficie de la tierra, al consumirse

en la reaccion de conversion del oxgeno en ozono. Pero a la estratosfera llegan

contaminantes desde la troposfera, o capa de la atmosfera en contacto con la

superficie terrestre, que participan en la reaccion de destruccion del ozono y

hacen que dicha capa disminuya, existiendo actualmente agujeros en dicha

capa.

3 – Reacciones quimicas a nivel industrial :

En la fabricación de acero

La producción de acero requiere varias reacciones químicas, entre ellas las empleadas para refinar el mineral de hierro. Los óxidos de hierro del mineral reacción con monóxido de carbono, obteniéndose hierro puro y dióxido de carbono.

Reactivos - Productos

Para producción de acero

Fe2O3 + 3 CO produce 2Fe + 3 CO2

Oxido férrico + Monóxido de carbono --- Hierro + Dióxido de carbono

Para fabricar aluminio

La fabricación tradicional de Aluminio involucra la electrólisis de óxido de aluminio fundido bajo la siguiente reacción: 

2Al2O3 -------> 4 Al + 3O2