Reacciones químicas

Reacciones de neutralización

Las reacciones de neutralización, son las reacciones entre un ácido y una base, con el fin de determinar la concentración de las distintas sustancias en la disolución.
Tienen lugar cuando un ácido reacciona totalmente con una base, produciendo sal y agua. Sólo hay un único caso donde no se forma agua en la reacción, se trata de la combinación de óxido de un no metal, con un óxido de un metal.

Ácido + base → sal + agua

Por ejemplo: HCl + NaOH → NaCl + H2O

Las soluciones acuosas son buenas conductoras de la energía eléctrica, debido a los electrolisis, que son los iones positivos y negativos de los compuestos que se encuentran presentes en la solución.
Una buena manera de medir la conductancia es estudiar el movimiento de los iones en una solución.

Cuando un compuesto iónico se disocia enteramente, se le conoce como electro lito fuerte. Son electrolisis fuertes por ejemplo el NaCl, HCl, H2O (potable), etc, en cambio, un electro lito débil es aquel que se disocia muy poco, no produciendo la cantidad suficiente de concentración de iones, por lo que no puede ser conductor de la corriente eléctrica.

Cuando tenemos una disolución con una cantidad de ácido desconocida, dicha cantidad se puede hallar añadiendo poco a poco una base, haciendo que se neutralice la disolución.

Una vez que la disolución ya esté neutralizada, como conocemos la cantidad de base que hemos añadido, se hace fácil determinar la cantidad de ácido que había en la disolución.

En todos los procesos de neutralización se cumple con la “ley de equivalentes”, donde el número de equivalentes del ácido debe ser igual al número de equivalentes de la base:

Nº equivalentes Ácido = nº equivalentes Base

Los equivalentes dependen de la Normalidad, que es la forma de medir las concentraciones de un soluto en un disolvente, así tenemos que:

N= nº de equivalentes de so luto / litros de disolución

Deduciendo : nº equivalentes de so luto = V disolución . Normalidad

Si denominamos NA, como la normalidad en la solución ácida y NB, la normalidad de la solución básica, así como VA y VB, como el volumen de las soluciones ácidas y básicas respectivamente:

NA.VA= NB. VB

Esta expresión se cumple en todas las reacciones de neutralización. Ésta reacción se usa para la determinar la normalidad de una de las disolución, la ácida o la básica, cuando conocemos la disolución con la que la neutralizamos, añadimos así, poco a poco un volumen sabido de la disolución conocida, sobre la solución a estudiar, conteniendo ésta un indicador para poder así observar los cambios de coloración cuando se produzca la neutralización.

El valor del pH, definido como el – log[H+], cuando los equivalentes del ácido y de la base son iguales, se le conoce como punto de equivalencia. El punto de equivalencia puede ser práctico, o teórico.
En el pH, la escala del 0 al 7, es medio ácido, y del 7 al 14, medio básico, siendo el valor en torno al 7, un pH neutro.

Si valoramos la reacción entre un ácido fuerte y una base fuerte, el punto equivalente teórico estará en torno a 7, produciéndose una total neutralización de la disolución. En cambio, si se estudia un ácido débil con una base fuerte, la sal que se produce se hidrolizará, añadiendo a la disolución iones OH-, por lo tanto el punto de equivalencia será mayor que 7. Y si es el caso de un ácido fuerte con una base débil, la sal que se produce se hidroliza añadiendo los iones hidronios, siendo así el punto de equivalencia menos que 7.
Cuanto más cerca se encuentren los valores de los puntos teóricos y prácticos, menor será el error cometido.

Recordando conceptos:

Los ácidos fuertes, son aquellas sustancias que se disocian totalmente, cuando se disuelven en agua. Son ácidos fuertes el H2SO4, HCl, HNO3, etc.

pH= -log [H+] = -log[ Ac. Fuerte]

Ácidos de fuerza media: son aquellos que se disocian parcialmente, sus constantes ácidas o de disociación son mayores de 1 x 10^-3
Ácidos débiles: Son aquellos que no se disocian completamente. Cuando más pequeña es la constante ácida, más débil es la acidez.
Bases fuertes: se disocian totalmente, cediendo todos sus OH-. Bases fuertes son los metales alcalinos, y alcalinotérreos como pueden ser NaOH, KOH, Ba(OH)2, etc

pH= 14 + log [OH-]

Bases débiles: Se trata de aquellas que no se disocian completamente.

Existen unas sustancias, llamadas indicadores, que generalmente son ácidos orgánicos débiles, éstas poseen la propiedad de cambiar de color cuando cambia la acidez de la disolución donde se encuentran.
Por ejemplo, el papel tornasol, cambia a color azul al ser introducido en una disolución de carácter básico, y a color rojo, si la disolución es ácida.

Sustitución (Simple y Doble)

Cuando una reacción implica un elemento que desplaza a otro en un compuesto, se llama reacción de sustitución simple o reacción de reposición simple. También se utiliza el nombre de "reacción de desplazamiento". Por ejemplo, una tira de cobre sumergida en una solución de nitrato de plata desplazará átomos de plata, produciendo nitrato de cobre y precipitación de cristales del metal plata.

Cu(s) + 2AgNO₃(aq) -> 2 Ag(s) + Cu(NO₃)₂(aq)

Si el metal zinc se sumerge en un ácido, desplazará al hidrógeno del ácido.

ZN(s) + 2HCl(aq) -> 2 H₂(g) + ZnCl₂(aq)

Generalmente, los metales activos, desplazarán el hidrógeno de los ácidos.

Sustitución Doble

Cuando en una reacción aparece un intercambio de parte de los reactivos, la reacción se conoce como reacción de doble sustitución o reacción de doble reposición. Otro nombre utilizado para este tipo de reacciones es el de "reacciones de metátesis". Cuando los reactivos son compuestos iónicos en solución, los aniones y cationes de los compuestos se intercambian. Probablemente la más famosa de este tipo de reacciones entre los profesores de química sea la reacción entre el nitrato de plomo y el yoduro de potasio:

2KI(aq) + Pb(NO₃)₂(aq) -> 2KNO₃(aq) + PbI(s)

Las fórmulas generales:

a) AB nos da A + B análisis

b) A + B nos da AB síntesis

c) A + BC nos da B + AC sustitución simple

d) AB + CD nos da AD + BC sustitución doble

Reacción Química de descomposición

Ejemplos de Reacciones de Descomposición

Las Reacciones de Descomposición:

Las Reacciones de Descomposición son aquellas que a partir de un compuesto se forman dos o más sustancias. En esta reacción los átomos que forman un compuesto se separan para dar los productos según la fórmula:

AB → A + B

donde A y B representan dos sustancias químicas cualesquiera.

Las Reacciones de Descomposición se producen por alguno de los siguientes motivos:

Descomposición Térmica

Electrolisis

Hidrólisis

Las Reacciones de Descomposición son lo opuesto a las Reacciones de Combinación o Síntesis.

Ejemplos de Reacciones de Descomposición:

Electrólisis:

2 NaCl → 2 Na + Cl

2 H2O → 2 H2 + O2

Descomposición de Carbonatos y Bicarbonatos:

CaCO3 → CaO + CO2

Ca(HCO3)2 → CaO + CO2 + H2O

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

...

Descomposición de Hidratos:

CuSO4·5H2O → CuSO4 + 5H2O

Otros ejemplos:

H2CO3 → CO2 + H2O

2 H2O2 → 2 H2O + O2

2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2

2 HgO → 2 Hg + O2

...

Principales Reacciones Químicas:

Reacción Ácido-Base: un ácido y una base dan lugar a una sal y agua: HCl + NaOH → NaCl + H2O

Reacción de Adición: los átomos se unen a una molécula que posee un enlace múltiple destruyéndolo.

Reacción en Cadena: los productos de la reacción provocan nuevas reacciones

Reacción de Combinación: el producto es la re agrupación de átomos iniciales (A+B→AB): N2+3H2 → 2NH3

Reacción de Condensación: dos moléculas se unen para dar un único producto más agua

Reacción de Descomposición: a partir de un compuesto se forman dos o más sustancias (AB → A + B)

Reacción de Desplazamiento: un elemento es sustituido por otro que está presente en la reacción

Reacción de Dismutación: un elemento es simultáneamente oxidado y reducido: 2 H2O2 → 2 H2O + O2

Reacción de Doble Sustitución: dos compuestos intercambian elementos (AB + CD → CB + AD)

Reacción Elemental: se produce en un único paso sin etapas intermedias o estados de transición.

Reacción de Eliminación: es lo contrario a la reacción de adición: R-CH2-CH2-X → R-CH=CH2 + H-X

Reacción Exorgónica: reacción química donde la variación de la energía libre de Gibbs

Reacción Iónica: interacción eléctrica de especies iónicas dispersos en el disolvente: Ag+ + Cl-- → AgCl

Reacción Limitante: reacción que se produce más lentamente limitando la velocidad de la reacción global.

Reacción Orgánica: son las reacciones de los compuestos orgánicos

Reacciones Química de Combinación

Las Reacciones de Combinación:

Las Reacciones de Combinación o Reacciones de Síntesis son aquellas en las que dos sustancias se unen para formar un único producto. En esta reacción los átomos de los reactivos se reagrupan para dar lugar el producto según la fórmula:

A + B → AB