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REACCIÓNES QUÍMICAS

Lic. Lidia Iñigo

Es importante que entiendas el concepto de lo que es una reacción química. Para ello primero debés conocer la diferencia entre lo que es un cambio físico y un cambio químico. Esto generalmente se ha visto en el secundario. Si no lo viste, contestá intuitivamente la siguiente pregunta y después mirá la respuesta.

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¿Cuál es la diferencia entre un cambio físico y un cambio químico?

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La disolución de una sal en agua ¿qué tipo de fenómeno es, físico o químico?

En una reacción química se debe tener en cuenta que la mínima unidad de una sustancia es una molécula o una unidad de fórmula mínima. Si conocemos la fórmula química de las sustancias que reaccionan, denominadas reactivos y de las que se forman una vez ocurrida la reacción, denominadas productos podemos representar el cambio químico que ocurre en una ecuación química, donde los reactivos se escriben a la izquierda, la flecha representa la reacción y los productos se escriben a la derecha. Por ejemplo la reacción entre hidrógeno y nitrógeno para dar amoníaco se representa:

H 2 + N2

NH3

Para que ocurra la reacción química deben romperse los enlaces en las moléculas de nitrógeno y de hidrógeno y volverse a unir los átomos de manera diferente para formar moléculas de amoníaco.

Una reacción química es una recombinación de los átomos, que estaban unidos de determinada manera formando las sustancias llamadas reactivos, para unirse de manera diferente y formar sustancias distintas, denominadas productos.

Pero vemos que una molécula de nitrógeno y una molécula de hidrógeno no pueden formar una molécula de amoníaco. Si tenemos en cuenta la ley de conservación de la masa de Lavoisier, pensando que en una reacción química los átomos siguen siendo indivisibles e indestructibles como se creía en un principio, podemos ver que, como tenemos dos átomos de nitrógeno necesitaremos tres moléculas de hidrógeno para que reaccione una molécula de nitrógeno y se formen dos moléculas de amoníaco.

Podemos representarlo de la siguiente manera:

3 H2 + N2

2 NH3

Ahora la ecuación nos dice que tres moléculas de hidrógeno reaccionan con una molécula de nitrógeno para formar dos moléculas de amoníaco. Esa misma relación se sigue manteniendo si en lugar de moléculas hablamos de moles de moléculas. Lo que acabamos de hacer con la reacción tomada como ejemplo es balancear o equilibrar la ecuación. Como se cumple la ley de conservación de la masa, vemos que todos los átomos que están del lado de los reactivos deben seguir estando del lado de los productos. Controlando esto para cada elemento se puede balancear una ecuación sencilla por lo que se llama método de tanteo o "a ojo". Al balancear la ecuación se obtienen los números que se denominan coeficientes estequiométricos (en el caso de ser 1, como en el nitrógeno, no se pone).

Los coeficientes estequiométricos dan la proporción en la que reaccionan los reactivos y la proporción que se obtiene de productos, dadas en moles.

Según la ley de las proporciones constantes de Proust, esta proporción es constante. Eso significa que siempre que reaccionen hidrógeno y nitrógeno para dar amoníaco lo van a hacer en esa proporción, tres moles de hidrógeno por cada mol de nitrógeno. Precisamente que esa relación sea constante es lo que permite hacer los cálculos estequiométricos. En las ecuaciones más complicadas es muy difícil balancear por tanteo, por eso existen métodos para balancear ecuaciones. Uno de esos métodos es el método algebraico, que sirve para todo tipo de reacciones. Otro método que es específico para reacciones de óxido-reducción que ocurren en medio acuoso es el método del ión-electrón.

No entran dentro del alcance de este curso los métodos de balance de ecuaciones, eso significa que si deben balancear alguna ecuación será lo suficientemente sencilla como para poder balancearla por tanteo.

Las reacciones químicas se pueden clasificar en distintos tipos, por ejemplo: de combinación o síntesis, de descomposición, de combustión, de neutralización, de precipitación y de óxido reducción o redox. Estos son algunos de los tipos de reacciones más comunes y es conveniente que los conozcas. Hay que tener en cuenta que una misma reacción se puede clasificar según más de un tipo distinto, por ejemplo la reacción entre hidrógeno y nitrógeno para formar amoníaco, que tomamos como ejemplo, es una reacción de síntesis pero también es una

reacción de óxido-reducción. Solamente haremos una aclaración en dos de los casos y veremos más específicamente las reacciones de óxido-reducción o redox. Una reacción de neutralización, es la reacción entre un ácido y una base. Los ácidos los conocés por nomenclatura. Si no conocés lo que es una base por ahora no te preocupes, se verá cuando se vea Equilibrio Ácido ­ Base. Las bases inorgánicas son los hidróxidos y el amoníaco, por lo que en la mayoría de los casos de neutralización entre sustancias inorgánicas estas reacciones se pueden expresar de la forma en que probablemente hayas visto en el secundario:

ácido + hidróxido

sal + H2O

En las reacciones de precipitación, fijate que, tanto los reactivos como los productos son todos sales. En el tema Soluciones Acuosas de Compuestos Iónicos, en Electrolitos y Disociación Iónica, se vio que las sales al disolverse en agua se disocian en sus respectivos iones. Si todas las sales fueran solubles no se podría escribir ninguna reacción, simplemente estarían los iones disociados en el agua y no se podría saber "quién está con quién". La reacción ocurre porque uno de los productos es insoluble en agua y se separa como sólido (precipita), de ahí su nombre. Ejemplificando:

KNO3 + NaCl K+ + NO3­ + Na+ + Cl­ KCl + Ag NO3 K+ + Cl ­ + Ag+ + NO3­

No ocurre reacción K+ + NO3­ + Na+ + Cl­ KNO3 + AgCl K+ + NO3­ + Ag Cl (precipitado blanco)

Reacciones Redox La palabra oxidación nos resulta familiar en la vida diaria. Históricamente deriva de reacción con el oxígeno, pero no podemos definir oxidación como reacción con el oxigeno porque existen muchas reacciones en las que ocurren oxidaciones y sin embargo no interviene el oxigeno.

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¿Qué es lo que usualmente vemos y decimos que se oxidó? El hierro metálico reacciona con el oxígeno formando óxido férrico.

Fe + O2

F2 O3

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¿Está balanceada esta ecuación? ¿Cómo habría que balancearla?

Para saber qué es lo que le pasó al hierro para decir que se oxidó debemos poner los números de oxidación correspondientes.

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Te proponemos que pongas los números de oxidación antes de ver la respuesta correcta.

Vemos que el hierro aumentó su número de oxidación, para que ocurra dicho cambio el hierro perdió electrones. El oxígeno disminuyó su número de oxidación, con lo cual ganó electrones.

La oxidación se define como la pérdida de electrones, cuando un elemento se oxida pierde electrones y por lo tanto aumenta su número de oxidación.

La reducción se define como la ganancia de electrones, cuando un elemento se reduce gana electrones y por lo tanto disminuye su número de oxidación.

Notá que cuando en una reacción ocurre una oxidación también ocurre una reducción. No puede haber algo que se oxide si no hay algo que se reduce y viceversa.

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¿Qué tendríamos que hacer para saber si una reacción determinada es redox?

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Si al calcular los números de oxidación en una ecuación encontrás que hay dos elementos que aumentan su número de oxidación y ninguno que lo disminuye ¿A qué conclusión debés llegar?

En una reacción redox tenés que saber identificar quién se oxida y quién se reduce. Pero muchas veces no se habla de quién se oxida y quién se reduce sino que se habla de agente oxidante y agente reductor.

El agente oxidante es el que se reduce, ya que es el que hace que el otro se oxide. El agente reductor es el que se oxida, ya que es el que hace que el otro se reduzca.

Además, tanto dentro del agente oxidante como dentro del agente reductor se pueden distinguir una forma o especie oxidada y una forma o especie reducida.

La forma o especie oxidada es la de mayor número de oxidación. La forma o especie reducida es la de menor número de oxidación.

Es importante que sepas que cuando se pregunta, por ejemplo quién se oxida, o quién es el agente reductor lo correcto es contestar la especie tal cual se encuentra en solución. Tomemos una reacción como ejemplo:

MnO2 + HCl

MnCl2 + H2 O + Cl2

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Balancea y asigná los números de oxidación en la ecuación anterior e identificá agente oxidante, agente reductor, forma oxidada y forma reducida de cada uno.

Aunque te parezca que esto no tiene relación con la vida cotidiana, todo tiene que ver con la química. Por ejemplo, cuando nos teñimos el cabello estamos haciendo una reacción redox en nuestra cabeza. Habrás notado que en muchos envases de tintura capilar viene un recipiente que dice crema oxidante.

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El agente oxidante en las tinturas capilares es el agua oxigenada (H2O2 ). El agua oxigenada puede pasar a H2O o a O2 . Si es el agente oxidante ¿A cuál de ellos pasa?

Como el balance de ecuaciones redox no forma parte del programa del curso, lo que se evaluará es la parte conceptual que se acaba de explicar.

Respuestas 1

En un cambio físico no hay alteración de la materia que forma del sistema material en estudio, es decir, no cambian las sustancias que componen dicho sistema material. En un cambio químico existe una alteración íntima de la materia, con un cambio en las sustancias que forman el sistema material en estudio.

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La disolución de una sal en agua es un cambio físico.

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Lo que usualmente vemos y decimos que se oxidó es el hierro metálico.

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No está balanceada.

4 Fe + 3 O2

2 F2 O3

5

0

0

+3

­2

4 Fe + 3 O2

2 F2 O3

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Para saber si una reacción es redox se deben poner los números de oxidación de todos los elementos, tanto en los reactivos como en los productos, y ver si hubo cambios en los mismos. Si no existen cambios en los números de oxidación de ninguno de los elementos no se trata de una reacción redox.

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No puede haber dos elementos que se oxiden y ninguno que se reduzca, por lo tanto la conclusión es que te equivocaste al calcular los números de oxidación.

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+4 -2

+1 -1

+2 -1

+1 -2

0

MnO2 + 4 HCl Ag. Oxidante Ag. Reductor

MnCl2 + 2 H2 O + Cl2 MnO2 F. oxidada Cl - F. reducida Mn+2 F. reducida Cl2 F. oxidada

Si ante la pregunta de quién es el agente reductor contestaste "el Cloro" la respuesta es incorrecta. Es verdad que el cloro es el elemento que se oxida, pero al decir el cloro sin ninguna aclaración se supone que es Cl2, y éste no es el agente reductor, la respuesta correcta es el ión cloruro (Cl-) o el ácido clorhídrico (HCl). De igual manera el agente oxidante es el MnO 2, se coloca la especie tal cual está porque es insoluble y no se disocia. Observá también que el agente oxidante es el que se reduce, por lo tanto es lógico que pase de su forma oxidada a su forma reducida. De igual manera el agente reductor, que se oxida, pasa de su forma reducida a su forma oxidada.

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Si es el agente oxidante significa que se reduce. En el H 2O2 el Nº de oxidación del oxígeno es -1, en el H2O es -2, y en el O2 es 0. Para reducirse debe pasar a H2O (de -1 a -2).

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