Tipos de reacciones químicas
La cantidad y variedad de sustancias químicas que existen es enorme, así como su diferente capacidad para reaccionar.
Para clasificar las reacciones químicas podemos atender a los mecanismos de intercambio que se producen. Así distinguimos los siguientes tipos:
Reacciones de síntesis:
Son aquellas reacciones en las que se forma una sustancia a partir de dos o más reactivos
Pero... ¿cómo se resuelve?
Pasos para resolver una reacción de síntesis
RETROALIMENTACIÓN
Reacciones de descomposición:
Son aquellas en las que una sustancia se descompone en otras más sencillas.
EJEMPLO
El óxido de mercurio (II) se descompone en sus elementos componentes según la reacción:
El clorato de potasio se descompone, por acción del calor, en cloruro de potasio y oxígeno:
La descomposición electrolítica del agua permite obtener oxígeno e hidrógeno en estado gaseoso:
Mediante descomposición del carbonato de calcio por calcinación obtenemos cal viva, CaO:
DATO CURIOSO
En 1774, J. Priestley obtuvo por
primera vez oxígeno mediante
descomposición del óxido
de mercurio (II).
Pueden considerarse como el caso contrario de las reacciones de síntesis. Por ello, en el primer miembro de la ecuación, aparece una única sustancia.
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Reacciones de desplazamiento:
Son aquellas en las que un elemento desaloja a otro
de un compuesto y lo sustituye en dicho compuesto.
EJEMPLO
El hierro desplaza al cobre de una disolución de sulfato de cobre (II) y lo libera en forma de cobre metálico:
Las reacciones entre los ácidos, como el HCl y el H₂SO₄, y algunos metales, como el cinc o el magnesio, son reacciones de desplazamiento:
El análisis comparativo de la fórmula de reactivos y productos nos permite identificar fácilmente este tipo de reacciones.
Observa una explicación más detalla y ejercicios que pueden ayudarte.
DATO CURIOSO
Si introducimos un clavo de hierro
en una disolución de sulfato de
cobre, apreciamos, con el tiempo,
una progresiva decoloración
de la disolución azul y un depósito
de cobre sobre el clavo..
Reacciones de desplazamiento doble:
Son aquellas en las que los átomos o iones componentes de dos sustancias
reaccionan intercambiando su posición en dichas sustancias.
EJEMPLO
En la reacción entre el yoduro de potasio y el nitrato de plomo se produce un intercambio de las posiciones de los iones K⁺ y Pb²⁺, según la ecuación::
Las reacciones de neutralización entre ácidos e hidróxidos son reacciones de doble desplazamiento::
Como en las reacciones de desplazamiento, un análisis comparativo de las fórmulas de reactivos y productos nos permite identificar estas reacciones..
DATO CURIOSO
Si mezclamos una disolución
de yoduro de potasio y una de
nitrato de plomo (II), apreciamos
la aparición de un precipitado
amarillo de yoduro de
plomo (II).
RETROALIMENTACIÓN GENERAL
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REACCIONES IÓNICAS
Ciertas sustancias, como las sales, en disolución acuosa están disociadas en sus iones. A los denominados iones espectadores los eliminamos de la ecuación.
Veamos, por ejemplo, la reacción entre el sulfato de cobre (II) y el cinc, que da lugar a la formación de sulfato de cinc y cobre.
Las sales CuSO₄ y ZnSO₄ son compuestos iónicos. Están disociados en iones en la disolución acuosa, por lo que la ecuación, dada en forma molecular inicialmente, puede expresarse así:
El ion que no ha experimentado cambio, puede eliminarse de la ecuación. Obtenemos así la ecuación iónica.
El ajuste de las ecuaciones iónicas exige también la igualación de las cargas, para lo que se introducen, si es preciso, los coeficientes adecuados. En el ejemplo anterior, se satisface tanto el ajuste de masas como el de cargas.
REACCIONES REDOX
Estudiaremos las características de esta clase de reacciones.
En la actualidad los conceptos de oxidación y reducción incluyen todos los procesos en que tiene lugar, real o aparentemente, una transferencia de electrones. Consideremos, por ejemplo, la reacción de síntesis del fluoruro de magnesio, MgF₂, a partir de sus elementos:
El producto formado es el resultado final de la transferencia de electrones que ha tenido lugar en dos semirreacciones simultáneas.
Semirreacción de oxidación: El Mg cede sus dos electrones de valencia. Decimos que se ha oxidado:
Semirreacción de reducción: Cada átomo de F recibe un electrón. Decimos que el flúor se ha «reducido». Los dos electrones cedidos por el magnesio los reciben los dos átomos de flúor:
La reacción global es la suma de las dos semirreacciones::
-El magnesio recibe el nombre de reductor porque, al ceder electrones y oxidarse, provoca la reducción del flúor.
-El flúor se denomina oxidante porque, al recibir electrones y reducirse, provoca la oxidación del magnesio.
Generalizando podemos decir que:
Reacción de oxidación-reducción es aquella que tiene lugar mediante transferencia de electrones.
Oxidación es el proceso de pérdida de electrones por parte de un reductor.
Reducción es el proceso de ganancia de electrones por parte de un oxidante.
Algunos ejemplos de ecuaciones correspondientes a reacciones redox son:
REACCIONES DE COMBUSTIÓN
Estamos habituados a utilizar sustancias como la madera, el carbón o el butano para aprovechar el calor producido cuando las quemamos. Estos procesos son reacciones de combustión.
La combustión es la reacción de una sustancia, llamada combustible, con el oxígeno, al que llamamos comburente, en la que se desprende una gran cantidad de energía en forma de luz y calor.
Reacción de la combustión de la cera
La combustión no comienza espontáneamente, sino que debe iniciarse mediante la aplicación de una llama.
En toda reacción de combustión es necesaria la presencia del oxígeno como reactivo y se obtienen, cuando el combustible es un hidrocarburo, dos productos de reacción: el dióxido de carbono y el vapor de agua.
Las ecuaciones que corresponden a la combustión de diferentes combustibles son las siguientes:
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Reacciones de neutralizaciòn
Cuando un ácido reacciona con una base se obtienen como productos una sal y agua.
Es lo que ocurre cuando reacciona, por ejemplo, el ácido clorhídrico con el hidróxido de sodio, se forma cloruro de sodio y agua.
A estas reacciones las denominamos reacciones de neutralización y se producen porque los iones H⁺, procedentes del ácido, y los iones OH⁻, procedentes de la base, se combinan entre sí para formar agua.
La neutralización es la reacción entre un ácido y una base, en disolución acuosa, con formación de una sal y agua..
La escala de pH
En el agua pura, como en las disoluciones de ácidos y de bases, existen iones, aunque en cantidades tan pequeñas que el agua prácticamente no es conductora de la electricidad.
Estos iones se deben a la disociación de algunas moléculas de agua según la reacción:
En un litro de agua solo hay 10⁻⁷ moles de iones hidrógeno H⁺ y una cantidad igual de iones OH⁻. Así pues, consideramos que el agua pura es neutra.
Donde [ ] indica la «concentración de»
Este comportamiento del agua sirve para medir la acidez o la basicidad de las disoluciones acuosas. Según este criterio, las disoluciones pueden ser ácidas, neutras o básicas.
Una forma práctica de medir la acidez y la basicidad de una disolución acuosa es la escala de pH, que comprende de cero a catorce unidades. El pH de una disolución es el logaritmo negativo de la expresión numérica de la concentración molar de iones hidrógeno.
Observa este video y aprende
Reacciones reversibles e irreversibles
Muchas de las reacciones químicas con las que nos encontramos cotidianamente ocurren solamente en una dirección. Por ejemplo, cuando quemamos un combustible, este se convierte en dióxido de carbono y vapor de agua. Pero sería imposible convertir nuevamente estos gases en el combustible original y oxígeno.
A las reacciones que ocurren solamente en una dirección las denominamos reacciones irreversibles. Sin embargo, algunas reacciones pueden ocurrir en ambas direcciones; es decir, no solo los reactivos se pueden convertir en productos sino que estos últimos pueden descomponerse en las sustancias originales; a estas reacciones las denominamos reacciones reversibles. Un caso de esto es el sulfato de cobre (II), un sólido gris blanco pálido que cuando se hidrata, forma un compuesto azul. Si se calienta este sólido, podremos observar el cambio de color contrario: de azul a blanco; es decir, se vuelve a formar la sal original.
Estas reacciones se presentan con una doble flecha.
Aplica estos ejercicios y aprende
Reacciones exotérmicas y endotérmicas
En toda reacción, la ruptura de unos enlaces y la formación
de otros nuevos lleva consigo el intercambio de energía en-
tre las sustancias que intervienen y el medio en que estas se
hallan.
-
La ruptura de los enlaces de los reactivos requiere con-
sumo de energía.
-
La formación de nuevos enlaces en los productos libe-
ra energía
Según sea el resultado del balance entre estos dos proce-
sos, las reacciones pueden clasificarse en endotérmicas y
exotérmicas.
Reacciones endotérmicas: Son aquellas en las que la ener-
gía que se consume en la ruptura de los enlaces es mayor
que la que se libera en la formación de los productos.
En estas reacciones se produce absorción de energía.
Por ejemplo, la descomposición electrolítica del agua necesi-
ta el aporte de 285,8 kJ por cada mol de agua.
Reacciones exotérmicas: Son reacciones en las que la ener-
gía consumida en la ruptura de los enlaces es menor que la
liberada en la formación de los productos.
Tienen lugar, por tanto, con desprendimiento de energía en
forma de luz y/o calor.
Un caso de reacción exotérmica es la reacción del cinc con
el ácido clorhídrico, en la que por cada mol de cinc que
reacciona se desprenden 150,3 kJ
