Reacciones químicas: explicación y ejemplos

¿Quieres conocer más de las reacciones químicas? Se llaman reacción química, también conocido fenómeno químico. Este proceso termodinámico en el que dos o más en sustancias químicas llamados reactantes se transforman y luego cambia sus enlaces y estructura molecular en sustancias que se llaman productos.

Estos reactantes pueden ser compuestos o elementos. Cabe destacar que un ejemplo de una reacción química consiste en la formación de óxido de hierro que es producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro de forma natural.

Para definir una reacción química, existen dos enfoques, el primero de ellos es el macroscópico, el cual se define como el proceso en el que se forma una o sustancias diferentes que se crean una a partir de la otra y el nanoscópico, el cual consiste en la redistribución de átomos e iones, en el que se forma estructuras.

¿Por qué ocurren las reacciones químicas?

Las reacciones químicas  se presentan cuando  las moléculas se mueven constantemente y golpean con suficiente energía unas con otras, estos enlaces se rompen y los átomos se van cambiando entre sí para formar nuevas moléculas. Además, hay que resaltar que una molécula que vibra con suficiente energía se puede romper en moléculas pequeñas.

Cuando se representa de manera simbólica, estas reacciones se llaman ecuación química.

¿De qué dependen los productos obtenidos? Estos productos que se obtienen cuando se realizan a partir de diversos reactivos depende de las condiciones, bajo estas condiciones se da una reacción química.

Después de este estudio minucioso se demuestra que aunque estos productos varían según las condiciones, cantidades determinadas continúan constantes en cualquier reacción química.

Cuando las cantidades son constantes, estas magnitudes conservadas introducen cada número de átomo presente, la masa total y la carga eléctrica.

Clases de reacciones químicas

La gran parte de las reacciones que se presentan por la regularidad de los procesos, los cuales se pueden clasificar de la siguiente manera:

Reacción de combinación o síntesis

La reacción de combinación se lleva a cabo entre los reactivos, si son compuestos, los cuales se convierten en un solo producto. Es decir, la ecuación que lo demuestra:

A + B→C

Reacciones de sustitución simple

En este caso las reacciones de desplazamiento o sustitución, estos reactivos más activos se trasladan a los menos activos, que ocupan el menor lugar, que se explica de la siguiente forma:

C+AB→CB+A

Reacciones de descomposición

Esta reacción se presenta en una ecuación, esto a partir del compuesto en el que se obtienen dos o más sustancias, esto demuestra:

C→A+B

Reacciones de desplazamiento doble

Esta ecuación en la que los dos reactivos se convierten en dos compuestos nuevos, esto no cambia el estado de oxidación de los elementos.

AB+CD→AD+CB

Reacciones de la química inorgánica

Desde la perspectiva de la química inorgánica se postulan dos grandes modelos enfocados a las reacciones químicas de los compuestos inorgánicos: neutralización ( no hay cambios en los estados de oxidación) y reacciones redox (ocurre cambios en los estados de oxidación).

Lectura fundamental de las reacciones químicas

Cabe destacar que las reacciones químicas de la respiración de la que se produce en las células, ésta consiste en una oxidación de compuestos que brinda energía que después la célula aprovecha para que se dé los procesos metabólicos. La reacción que se produce más frecuente es la de la glucosa:

C₆H₁₂O₆+6O_{2      →}     6H₂O+ 6CO₂+38 ATP

Reacciones químicas en los seres vivos

¿Sabías que las reacciones químicas desarrollan de forma constante un tipo de reacción química? Los seres vivos como parte de las actividades biológicas.

Por ejemplo en el caso del metabolismo se diferencia dos tipos de reacciones, dentro de las que se encuentran las anabólicas, que ocurren al sintetizarse las moléculas partiendo de sustancias simples que las convierten en otras complejas.

También hay que resaltar que existen otros tipos de reacciones químicas que suceden en ausencia y presencia de oxígeno, tales como la respiración celular y la fotosíntesis. A continuación, aquí tienes con detalle de qué se tratan cada una:

Fotosíntesis

Es el proceso químico que se cumple en las hojas de las plantas principalmente. Además, estos organismos fotosintéticos usan componentes del medio ambiente como: dióxido de carbono (CO₂) y agua H₂O con el fin de fabricar una sustancia rica en energía química glucosa (C₆H₁₂O₆).

Es importante resaltar que este proceso es indispensable para la sobrevivencia y el desarrollo de los organismos fotosintetizadores.

El origen de la fotosíntesis se remonta a la antigua Grecia, ocurrió cuando Aristóteles propone que el color verde el color verde de las plantas tenían relación de forma directa relacionada con la luz solar.

Los reactantes en la reacción general de la fotosíntesis con el dióxido de carbono, que es energía lumínica en forma de agua y luz. Por el contrario, los productos de forma general son el oxígeno molecular y glucosa.

Esta reacción se representa de la siguiente forma:

6CO_{2 (g)} + 6H2O_(I)+luz    _→    6CO_{2 (g)} + C₆H₁₂O₆

Respiración celular

La respiración celular es un ejemplo de reacción química que se produce en los seres vivos en la que el oxígeno es muy importante, esta permite que ocurra la respiración celular, un proceso en el que se logra el dióxido de agua y carbono a través de la degradación de la glucosa.

Según las investigaciones científicas indican que este proceso es muy importante para los seres vivos, ya que libera la energía necesaria que es muy útil para que los seres vivos crezcan, mantengan su temperatura o se muevan.

Para que este proceso ocurra es importante la producción de la oxidación de la glucosa, la cual se lleva a cabo en  las mitocondrias de la célula y el citoplasma, observa el siguiente esquema:

Cambios físicos y químicos en la materia

Cuando ocurren cambios físicos en la materia, estos no afectan su composición, esto significa que no modifica el tipo de sustancia. Además, estos cambios permiten ver el estado de agregación de la materia en sólido, líquido y gaseoso, juntamente con otras propiedades físicas como lo son densidad, color y magnetismo.

También hay que resaltar que estos cambios físicos generalmente son irreversibles debido a que alteran el estado de la materia, sin cambiar su descomposición.

Ejemplo:

Al dejar hervir agua, se puede convertir un líquido en gas, pero este valor resultante continúa compuesto por diversas moléculas de agua que pasan al estado sólido, de igual forma sigue siendo químicamente la sustancia sin sufrir ningún cambio.

Es importante señalar que estos cambios químicos alteran la distribución de los enlaces de los átomos de la materia, hasta lograr que se combinen de forma diferente obteniendo sustancias diversas a las iniciales, a pesar de que están en una misma proporción, esto debido a la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

Características de una reacción química

Estas reacciones químicas son procesos irreversibles, esto indica que involucra la destrucción o formación de enlaces químicos entre las moléculas de los reactivos. que genera pérdida o ganancia de energía.

También hay que resaltar que la reacción química como materia se transforma de manera profunda, aunque en oportunidades esta recomposición no se aprecia fácilmente. Cabe destacar que estos reactivos son medibles, en el que se ocupa la estequiometría.

Una reacción química permite generar diversos productos determinados que depende de la naturaleza de los reactivos, pero de las condiciones en el que se produzca la reacción.

Por ejemplo, los catalizadores, que poseen sustancias que incrementan la velocidad de las reacciones químicas, debido a que el control de la velocidad es primordial para emplearlo en la industria, la medicina, entre otros. También hay que destacar que existen diversos métodos para incrementar o reducir la velocidad de las reacciones.

Representación de una reacción química

Una reacción química se representa por medio de ecuaciones químicas, esto indica que las fórmulas describen reactivos participantes y estos productos obtenidos, a mediad que se indican algunas condiciones de la reacción propiamente, como cuando hay presencia de catalizadores, luz, calor, entre otros.

Cabe destacar que la ecuación química que surgió por primera vez fue en el año 1615 por Jean Beguin, cabe destacar que uno de los primeros tratados sobre química, el Tyrocinium Chymicum. Esta enseñanza común y gracias a esta se puede visualizar con facilidad de lo que ocurre en una determinada reacción.

De forma general, una ecuación química es:

aA +bB → cC + dD

• C y D son los productos
•  A y B son los reactivos
• a,b, c y d que son coeficientes estequiométricos los cuales son números que señalan la cantidad de productos y reactivos, que deben ajustarse de tal forma que exista la misma cantidad de los reactivos en cada elemento y en los productos. De esta manera se cumple se la Ley de Conservación de la Masa, esto establece que la masa solo se transforma, pero no se destruye ni se crea.

Importancia de las reacciones químicas

Es importante destacar que las reacciones químicas son primordiales para conocer y comprender la existencia del mundo, tal como la conocemos. Cabe destacar que los cambios que le ocurren a la materia sufren condiciones naturales y que generalmente producen materiales valiosos. Esta evidencia es más grande que reacciones químicas que es la propia vida.

Debido a que la materia posee una capacidad de reacción es posible la existencia de los seres vivos, lo que permitió las primeras formas celulares de vida hacer un intercambio de energía por medio de rutas metabólicas, a través de reacciones químicas que arrojan más útil de la que consumen.

Por ejemplo, en la vida diaria la respiración se compone por diversas reacciones químicas, éstas también están presentes en la fotosíntesis de la planta.

¿Cuál es la velocidad de una reacción química?

Como bien sabes las reacciones químicas ameritan un tiempo estipulado para que sucedan, este varía según la naturaleza del entorno y sus reactivos en el que la reacción se produzca. Dentro de los factores que perjudican las reacciones que sucede por lo siguiente:

Aumento de temperatura: cuando hay altas temperaturas se incrementa la velocidad de las reacciones químicas.

Incremento de la presión: cuando se incrementa la presión también aumenta la velocidad en las reacciones químicas. Esto sucede porque las reacciones son susceptibles a los cambios de presión, estos no provocan ningún cambio en la velocidad de la reacciones.

Energía luminosa: cuando se le hace incidir la luz, estas reacciones químicas se aceleran.

Concentración de los reactivos: las reacciones químicas suceden de forma rápida si poseen alta concentración en sus reactivos.

Estado de agregación en la que están los reactivos: estos sólidos generalmente reaccionan de forma lenta de los gases o líquidos, a pesar de que la velocidad dependerá de la reacción de cada sustancia.

Empleo de catalizadores: estas sustancias se utilizan para incrementar la velocidad de las reacciones químicas, estas controlan la velocidad a la que se producen. Además existen sustancias que se llaman inhibidores, estos se emplean de la misma manera que provocan el efecto contrario, esto indica la disminución de la velocidad en las reacciones.

Ejemplos de reacciones químicas

Las reacciones químicas se producen regularmente en el cuerpo humano, en las plantas de tratamiento de efluentes, en la naturaleza. A continuación, observa alguna de ellas:

• Adición
• Combustión
• Eliminación
• Combustión
• Reducción
• Oxidación
• Oxigenación
• Transaminación
• Reacciones ácido- base
• Cloración
• Hidrogenación
• Acetilación

Leyes de las reacciones químicas

Las reacciones químicas cumplen leyes ponderales, dentro las más importante se encuentra la ley de Lavoisier o ley de conservación de la masa, la cual se formuló por este químico en el año 1774 la cual indica que en una reacción química la masa de los productos es igual a la masa de los reactivos.

Cabe destacar que Dalton terminó la explicación años después, cuando indicó que en una reacción química no cambia el número de átomos al hacer la comparación de los átomos de los reactivos con los productos, en el que lo único que cambia es la organización porque la masa se conserva.

Es importante resaltar que los catalizadores son sustancias que incrementan la velocidad de una reacción, sin que esto modifique su estructura, en el que suele ocurrir en los metales.