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2017/02/02

Tipos de reacciones químicas

  Antonio Hernandez       2017/02/02

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:


Son aquellas reacciones en las que se forma una sustancia a partir de dos o mas reactivos.

Ejemplo

La reacción entre el azufre y el hierro para formar sulfuro de
hierro (II):

Fe (s) + S(s) FeS(s)

La síntesis de Haber para la obtención del amoniaco, de gran importancia industrial:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g)

La obtención de ácido sulfúrico se realiza mediante una doble síntesis:

2SO2(g) + O2 (g) 2SO3 (g)

SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (l)

Este tipo de reacciones se identifica fácilmente, ya que en el segundo  miembro de la ecuación no aparece mas que una sustancia.



Son aquellas en las que una sustancia se descompone en otras mas sencillas.

El oxido de mercurio (II) se descompone en sus elementos componentes
según la reacción: 2HgO(s)  2Hg(s) + O2(g)

El clorato de potasio se descompone, por acción del calor, en cloruro
de potasio y oxigeno: 2KClO3 (s)  2KCl (s) + 3O2 (g)

La descomposición electrolítica del agua permite obtener oxigeno
e hidrógeno en estado gaseoso: 2H2O (l)  2H2 (g) + O2 (g)

Mediante descomposición del carbonato de calcio por calcinación
obtenemos cal viva, CaO: CaCO3 (s)  CaO (s) + CO2(g)

Pueden considerarse como el caso contrario de las reacciones de síntesis. Por ello, en el primer miembro de la ecuación, aparece una única sustancia.



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:

Fe (s) + CuSO4 (aq) Cu (s) + FeSO4 (aq)

Las reacciones entre los ácidos, como el HCl y el H2SO4, y algunos
metales, como el cinc o el magnesio, son reacciones
de desplazamiento:

2HCl (aq) + Zn (s) ZnCl2 (aq) + H2(g)

H2SO4 (aq) + Mg (s)  Mg SO4 (aq) + H2 (g)

El análisis comparativo de la formula de reactivos y productos nos permite identificar fácilmente este tipo de reacciones.




Son aquellas en las que los átomos o iones componentes de dos sustancias reaccionan intercambiando su posición en dichas sustancias.

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:

2Kl (aq) + Pb (NO3)2 (aq) Pbl2 (s) + 2KNO3(aq)

Las reacciones de neutralización entre acidos e hidróxidos son reacciones de doble desplazamiento:

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l)

H2SO4 (aq) + Ca(OH)2 (aq) CaSO4 (aq) + 2H2O (l)

Como en las reacciones de desplazamiento, un análisis comparativo de las formulas de reactivos y productos nos permite identifica estas reacciones.

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.

CuSO4 (aq) + Zn (s) ZnSO4 (aq) + Cu (s)

Las sales CuSO4 y ZnSO4 son compuestos ionicos. Están disociados en iones en la disolución acuosa, por lo que la ecuación, dada en forma molecular inicialmente, puede expresarse así:

Cu2+ (aq) + Zn (s) Zn2+(aq) + Cu (s)

El ion que no ha experimentado cambio, puede eliminarse de la ecuación. Obtenemos así la ecuación ionica.

El ajuste de las ecuaciones ionicas 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.


Estudiaremos las características de esta clase de reacciones.

En la actualidad los conceptos de oxidación y reducción incluye 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:

Mg (s) + F2 (g) → MgF2 (s)

El producto formado es el resultado final de la transferencia de electrones que ha tenido
lugar en dos semirreacciones simultaneas. Semirreacción de oxidación: El Mg cede sus dos electrones de valencia. Decimos que se ha oxidado:

Mg → Mg2+ + 2 e-

Semirreacción de reducción: Cada átomo de F recibe un electrón. Decimos que el fluor se ha reducido. Los dos electrones cedidos por el magnesio los reciben los dos átomos de fluor:

F2 + 2 e-  → 2 F1-

La reacción global es la suma de las dos semirreacciones.

Mg + F2 + 2e-  → Mg2++ 2e- + 2F1-

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 perdida 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:




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 oxigeno, al que llamamos comburente, en la que se desprende
una gran cantidad de energía en forma de luz y calor.

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 oxigeno 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:



Observa que el único material que no produce vapor de agua durante la combustión es el
carbono puro.


Cuando un ácido reacciona con una base se obtienen como productos una sal y agua.

ácido + base    sal + agua


Es lo que ocurre cuando reacciona, por ejemplo, el ácido clorhídrico con el hidróxido de sodio, se forma cloruro de sodio y agua.

HCl (aq) + NaOH (aq)   NaCl (aq) + H2O (l)
Ácido       base         sal         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 si para formar agua.

La neutralización es la reacción entre un ácido y una base, en disolución
acuosa, con formación de una sal y agua.


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