Clasificación y representación de las reacciones químicas

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1 Unidad 2 Clasificación y representación de las reacciones químicas Tema 1: Clasificación de las reacciones químicas Clasificación de las reacciones químicas según el según la según los según las irreversibles sentido de la reacción energía involucrada cambios de los reactantes partículas transferidas reversibles son si es cualquier tipo son son pueden ser de exergónicas descomposición 40 Objetivos Describir las reacciones químicas según algún criterio de clasificación. Explicar cómo se clasifican las reacciones químicas según los diversos criterios. Representar las reacciones químicas según las características que las diferencian unas de otras de acuerdo con los criterios de clasificación. endergónicas endotérmicas exotérmicas si es energía térmica son fases homogéneas según el estado de agregación ocurren las reacciones en síntesis desplazamiento simple desplazamiento doble fases heterogéneas óxido-reducción ácido-base precipitación iónica

2 Resumen del tema 1.1 Sentido de las reacciones químicas Las reacciones químicas, según el sentido de reacción, pueden ser irreversibles o reversibles. Reacciones químicas irreversibles Son aquellas en que la velocidad de la reacción inversa es prácticamente nula en comparación con la velocidad de la reacción directa. Como consecuencia, la reacción se detiene cuando se agotan los reactantes. Las reacciones químicas irreversibles se representan con una flecha ( ) entre reactantes y productos, que indica el sentido en el que transcurre la reacción. Reacciones químicas reversibles Son aquellas en que la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa cuando la reacción alcanza el equilibrio. Como consecuencia, la reacción no se detiene, puesto que, a medida que se forman los productos estos reaccionan entre sí para formar nuevamente los reactantes. Las reacciones químicas reversibles se representan con una doble flecha ( ) entre reactantes y productos, que indica que la reacción se produce en ambos sentidos. La reacción es irreversible para a A b B c C d D. 1.2 Energía involucrada en las reacciones químicas Existen procesos no espontáneos porque requieren energía eléctrica, lumínica o calórica para producirse y son las reacciones endergónicas, es decir, absorben energía. En cambio, los procesos espontáneos liberan energía eléctrica, lumínica o térmica y son las reacciones exergónicas. Una reacción es exotérmica cuando libera energía en forma de calor y como consecuencia aumenta la temperatura del entorno. En cambio, una reacción es endotérmica cuando absorbe energía térmica y como consecuencia disminuye la temperatura del entorno. Estos cambios de energía se pueden representar con diagramas de energía. La reacción es reversible para a A b B c C d D. Reacción endotérmica Reacción exotérmica Energía Energía E a Productos E a Química 1 o Medio Reactantes Transcurso de la reacción Absorción de calor Reactantes Liberación de calor Productos Transcurso de la reacción 41

3 Resumen del tema Modelos moleculares El modelo molecular de la reacción de combinación es: El modelo molecular de la reacción de descomposición es: El modelo molecular de la reacción de desplazamiento es: El modelo molecular de la reacción de doble desplazamiento es: 1.3 Cambios que experimentan los reactantes Dependiendo de los cambios que experimentan los reactantes para formar productos están: Reacción de combinación o síntesis: dos reactantes se combinan para formar un solo producto a partir de elementos o compuestos preexistentes. Se representa con la ecuación general: A B C. Reacción de descomposición o análisis: un solo reactante se descompone para formar dos o más productos. Se puede representar con la ecuación general: AB A B. Reacción de desplazamiento o sustitución: un elemento, que forma parte de un compuesto, es sustituido o desplazado por otro. Se representa en general como: X AB XB A. Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución o doble descomposición o metátesis: existe un intercambio de elementos en dos o más compuestos para formar nuevas sustancias. En general, se describe como: AB XY AY XB. 1.4 Partículas transferidas en las reacciones químicas Las partículas transferidas pueden ser electrones, iones hidrógeno o iones en disolución. Se clasifican en: Reacciones de óxido-reducción: ocurren cuando un elemento pierde o cede uno o más electrones. Una sustancia cuando cede electrones se oxida y cuando acepta electrones se reduce. Cuando se tiene una oxidación se produce simultáneamente una reducción. Se puede representar con la ecuación general: A BX AX B. Reacciones ácido-base: ocurren entre los ácidos, que son sustancias que generan iones hidrógeno (H ) o hidronio (H 3 O ) al disolverse en agua, y las bases, que generan iones (OH ) o aceptan iones hidrógeno. Se puede representar con la ecuación general: Ácido Base Sal Agua. Reacciones de precipitación iónica: se caracterizan porque al combinarse los reactantes formados por iones originan como producto una sustancia insoluble o precipitado en una disolución. Se puede representar con la ecuación general: AX BY AY BX. 1.5 Estado de agregación de los reactantes y productos Dependiendo de los estados de agregación en que se encuentren los reactantes y productos, las reacciones químicas pueden ocurrir en fases homogéneas si las sustancias involucradas están en el mismo estado de agregación o en fases heterogéneas, si están en distintos estados de agregación, o son de naturaleza química diferente. 42

4 Tema 1: Clasificación de las reacciones químicas Argumentar Sentido de las reacciones químicas 1. Una vela encendida es producto de la reacción de combustión. Indica y fundamenta cuál de los gráficos la representa y por qué se excluye el otro? fi nal fi nal fi nal fi nal Desarrollar y usar modelos y clasificar Energía involucrada en las reacciones químicas 2. Representa las siguientes reacciones químicas y clasifícalas según la energía involucrada. a. La descomposición térmica de 2 mol de clorato de potasio, KClO 3, forma 2 mol de cloruro de potasio, KCl, y 3 mol de oxígeno molecular, O 2. Ecuación química Gráfico Clasificación b. La combustión de 1 mol de metano, CH 4, con 2 mol de oxígeno molecular, O 2, genera 1 mol de dióxido de carbono, CO 2, y 2 mol de vapor de agua, H 2 O. Ecuación química Gráfico Clasificación Química 1 o Medio 43

5 Tema 1: Clasificación de las reacciones químicas Interpretar Cambios que experimentan los reactantes 3. Las siguientes reacciones químicas presentan cambios en los reactantes al formar los productos. Explícalos a partir de las ecuaciones según corresponda. Reacción química Explicación a. N 2 (g) 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) b. CaCO 3 (s) CaO (s) CO 2 (g) c. 2 Fe (s) 6 HCl (l) 2 FeCl 3 (s) 3 H 2 (g) d. NaCl (ac) AgNO 3 (ac) NaNO 3 (ac) AgCl (s) Recordar y argumentar Partículas transferidas en las reacciones químicas 4. Qué partículas son transferidas en las siguientes reacciones químicas? Argumenta en qué fundamentas la afirmación. a. 4 Fe (s) 3 O 2 (g) 2 Fe 2 O 3 (s) b. HNO 3 (ac) H 2 O (l) NO 3 (ac) H 3 O (ac) c. Pb(NO 3 ) 2 (ac) 2 KI (ac) PbI 2 (s) 2 KNO 3 (ac) 44

6 Taller de desarrollo de habilidades disciplinares Planificar diseños experimentales Planificar un diseño experimental consiste en una serie de acciones dirigidas a la recolección de evidencias empíricas, que permiten verificar la hipótesis. Para ello, es necesario que se consideren los antecedentes teóricos que ya existen sobre el tema en estudio y además los recursos con los que se dispone, donde se incluyen tanto los insumos materiales como el tiempo que se utilizará. En una investigación experimental es necesario recrear el fenómeno que se estudiará en condiciones controladas para facilitar la observación del comportamiento de las variables. Una vela encendida sobre un recipiente con agua, podrá obtener el oxígeno del agua para mantenerse prendida si es cubierta con un vaso, como se representa en la imagen? a. Cuál sería tu hipótesis respecto del problema planteado?, y cómo la comprobarías? b. Qué materiales e instrumentos de medida usarás? Materiales Instrumentos c. Qué descripción harías para indicar el uso de los materiales, de los instrumentos y el tiempo requerido de la investigación? Química 1 o Medio 45