lunes, 5 de abril de 2010

COSMOCAIXA: "REACCIONES QUIMICAS"

El dia 23 de Marzo de 2010 los alumnos de la asignatura de Fisica de 4 de la ESO fuimos al Cosmocaixa de madrid situado en Alcobendas.Alli observamos el museo y por último realizamos un taller denominado "Reacciones Quimicas"

  • Reacción Quimica:
Una reacción química o cambio químico es todo proceso químico en el cual una o más sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos.
Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro.
Hay varios tipos de reacciones quimicas:
   
          -Reacción de sintesis: Elementos o compuestos sencillos que se unen para formar un compuesto más complejo.
Un ejemplo de este tipo de reacción es B+C → BC
   
          - Reacción de descomposición: Un compuesto se fragmenta en elementos o compuestos más sencillos.En este tipo de reacción un solo reactivo se convierte en zonas o productos.
Un ejemplo de este tipo de reacción es BC → B+C
           
          -Reacción de sustitución :Un elemento reemplaza a otro en un compuesto.
Un ejemplo de este tipo de reacción es C + AB → AC + B
          
           -Reacción de doble sustitución : Los iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes.
Un ejemplo de este tipo de reacción es AB + CD → CB + AD
  • Reacciones de reducción-oxidación
Las reacciones de reducción-oxidación (también conocidas como reacciones redox) son las reacciones de transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno oxidante y uno reductor

El reductor es aquel elemento químico que tiende a ceder electrones de su estructura química al medio, quedando con una carga positiva mayor a la que tenía.
El oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con carga positiva menor a la que tenía.
Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio se convierte en un elemento oxidado, y la relación que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un par redox. Análogamente, se dice que cuando un elemento químico capta electrones del medio se convierte en un elemento reducido, e igualmente forma un par redox con su precursor reducido.

 -¿Qué es la oxidación y la reducción ?

Oxidación:

La oxidación es una reacción química muy poderosa donde un compuesto cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación.

Se debe tener en cuenta que en realidad una oxidación o una reducción es un proceso por el cual cambia el estado de oxidación de un compuesto. Este cambio no significa necesariamente un intercambio de electrones. Suponer esto -que es un error común- implica que todos los compuestos formados mediante un proceso redox son iónicos, puesto que es en éstos compuestos donde sí se da un enlace iónico, producto de la transferencia de electrones.
Por ejemplo, en la reacción de formación del cloruro de hidrógeno a partir de los gases dihidrógeno y dicloruro, se da un proceso redox y sin embargo se forma un compuesto covalente.
Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. Una cede electrones y la otra los acepta. Por esta razón, se prefiere el término general de reacciones redox.
La sustancia más oxidante que existe es el catión KrF+ porque fácilmente forma Kr y F+. Entre otras, existen el KMnO4, el Cr2O7, el agua oxigenada (H2O2), el ácido nítrico (HNO3), los hipohalitos y los halatos (por ejemplo el hipoclorito sódico (NaClO) muy oxidante en medio alcalino y el bromato potásico (KBrO3)). El ozono (O3) es un oxidante muy enérgico:


                                                   Br− + O3 → BrO3−

El nombre de "oxidación" proviene de que en la mayoría de estas reacciones, la transferencia de electrones se da mediante la adquisición de átomos de oxígeno (cesión de electrones) o viceversa.

Reducción:

En química, reducción es el proceso electroquímico por el cual un átomo o ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación.

Cuando un ion o un átomo se reduce:

-Gana electrones.

-Actúa como agente oxidante.

-Es reducido por un agente reductor.

-Disminuye su estado o número de oxidación.
 
    Ejemplos:


El ion hierro (III) puede ser reducido a hierro (II):

Fe3+ + e− → Fe2+

En química orgánica, la disminución de enlaces de átomos de oxígeno a átomos de carbono o el aumento de enlaces de hidrógeno a átomos de carbono se interpreta como una reducción. Por ejemplo:

CH≡CH + H2 → CH2=CH2 (el etino se reduce para dar eteno).

CH3–CHO + H2 → CH3–CH2OH (el etanal se reduce a etanol
 
  • Reacción ácido base-neutralización
Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Cuando en la reacción participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene una sal y agua. Mientras que si una de las especies es de naturaleza débil se obtiene su respectiva especie conjugada y agua. Así pues, se puede decir que la neutralización es la combinación de cationes hidrógeno y de iones hidróxido para formar moléculas de agua. Durante este proceso se forma una sal.

Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor.
Generalmente la siguiente reacción ocurre:

ácido + base → sal + agua

Este tipo de reacciones son especialmente útiles como técnicas de análisis cuantitativo. En este caso se puede usar una solución indicadora para conocer el punto en el que se ha alcanzado la neutralización completa. Algunos indicadores son la fenolftaleína (si los elementos a neutralizar son ácido clorhídrico e hidróxido de sodio), azul de safranina, el azul de metileno, etc. Existen también métodos electroquímicos para lograr este propósito como el uso de un pHmetro o la conductimétria.


Un ácido es toda sustancia que presenta las siguientes propiedades:


-En disolución acuosa tiene un pH menor que 7.

-Reacciona con los metales disolviéndolos y desprendiendo hidrógeno gaseoso.

-Reacciona con los carbonatos disolviéndolos y desprendiendo dióxido de carbono.

-Puede tener sabor agrio o ácido.

-Neutraliza las bases.

-Se disocia en agua produciendo cationes hidrógeno y el anión correspondiente:

Una base es aquella sustancia que presenta las siguientes propiedades:

-En disolución acuosa tiene un pH mayor que 7.

-Posee un sabor amargo característico.

-No reacciona con los metales.

-Sus disoluciones conducen la corriente eléctrica.

-Reaccionan con los ácidos (neutralizándolos)

-La mayoría son irritantes para la piel.

-Tienen un tacto jabonoso.
 
Ejemplos:
 
NaOH + H2Co3 → NaHCo3 + H2O
3HNO3 + Al(OH)3 → Al(NO3)3 + 3H2O
 
  • Reacciones térmicas:
 En toda reacción química se producen intercambios de energía entre los distintos reactivos y entre los reactivos y el medio ambiente. A veces, las reacciones al producirse absorben energía del medio ambiente. Entonces decimos que estas reacciones son de tipo endotérmico. Otras veces las reacciones liberan energía en forma de luz, calor, electricidad…son reacciones exotérmicas.

-Reacciones exotérmicas, es decir que generan un aumento de la temperatura es decir con una variación negativa de entalpía. Se da principalmente en las reacciones de oxidación
Un ejemplo es la combustión, también son cambios exotérmicos el paso de gas a líquido (condensación) y de líquido a sólido (solidificación).
Otro ejemplo de una reacción exotérmica podría ser, al unir hidróxido de sodio junto con azul de metileno y ácido acético igualmente ligado con azul de metileno. En esta reacción se podrá observar como al ir uniendo poco a poco la dos disoluciones irá creándose una especie de humo y poco a poco el vaso de precipitados se va poniendo algo caliente.
Se da principalmente en las reacciones de oxidación. Cuando ésta es intensa puede dar lugar al fuego. Cuando reaccionan entre sí dos átomos de hidrógeno para formar una molécula, el proceso es exotérmico.
                                       
                                                 H· + H·→ H:H ΔH=-104 kcal/mol



-Reacciones endotérmicas, disminuyen la temperatura, o dicho de otra forma, “roban” calor del entorno para poder reaccionar. Si hablamos de entalpía (H), una reacción endotérmica es aquella que tiene un incremento de entalpía positivo, es decir, aquella reacción en donde la entalpía de los reactivos es menor que la de los productos.
Un ejemplo de reacción endotérmica es la producción del ozono (O3). Esta reacción ocurre en las capas altas de la atmósfera, donde las radiaciones ultravioleta proveen la energía del Sol. También ocurre cerca de descargas eléctricas (cuando se producen tormentas eléctricas):


3 O2 + ENERGÍA 2 O3 ; DH > 0

Las reacciones endotérmicas, sobre todo las del amoníaco impulsaron una próspera industria de generación de hielo a principios del siglo XIX.

Actualmente el frío industrial se genera con electricidad en máquinas frigoríficas.
Es importante decir que las reacciones endotérmicas al absorber calor pueden ser útiles y prácticas en algunos casos, como por ejemplo, el querer enfriar un lugar.
En las reacciones endotérmicas los productos tienen más energía que los reactivos.

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