Las reacciones quimicas

Todos los objetos, naturales o artificiales, incluyendo los seres humanos, están formados por átomos, que se unen a otros átomos y forman moléculas. Para ello pueden utilizar diferentes tipos de enlaces químicos. Y es precisamente en estas uniones donde encontramos la clave de las reacciones químicas.

Estos fenómenos provocan que los enlaces químicos entre átomos se rompan y reorganicen, dando lugar a sustancias diferentes. Si miras a tu alrededor, te darás cuenta de que este tipo de reacciones químicas están ocurriendo constantemente. Sin ir más lejos, cuando respiramos o nos alimentamos proveemos a nuestras células de elementos químicos que ellas transforman en energía (y otros elementos) mediante una reacción química.

¿QUÉ ES UNA REACCIÓN QUÍMICA?

La definición de reacción química es muy sencilla. Los enlaces químicos entre átomos se rompen y se forman nuevos enlaces. En este proceso intervienen dos tipos de sustancias: las que tenemos inicialmente y conocemos como reactivos y las que se obtienen después de la reacción química, llamadas productos.

Diferencia entre cambio físico y químico

Como hemos explicado más arriba, las sustancias de nuestro alrededor están constantemente cambiando. Sin embargo, esto no siempre significa que se haya producido una reacción química. También existen los cambios físicos, cuando las propiedades físicas de los materiales varían pero no lo hacen sus propiedades químicas. Algunos ejemplos de cambios físicos son los cambios de estado de la materia, las mezclas, disoluciones o la separación física de sustancias.

Por otro lado, los cambios químicos sí que alteran la naturaleza de las sustancias, ya que cambia su estructura molecular y los enlaces químicos entre átomos.

¿CÓMO SE PRODUCE UNA REACCIÓN QUÍMICA?

Continuamente los átomos están tratando de alcanzar el estado más estable posible, es decir, el que requiera menos energía. Para lograrlo interactúan con otros átomos, intercambiando o compartiendo electrones mediante enlaces químicos. Por esta razón, en una reacción química los átomos no cambian. Solo cambian los tipos de enlaces químicos que los unen.

También debes tener en cuenta que para que ocurra una reacción química los reactivos deben chocar ya que la energía es necesaria para romper los enlaces químicos entre átomos.

TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS Y EJEMPLOS

A continuación te presentamos diferentes tipos de reacciones químicas y ejemplos que te ayudarán a comprenderlas fácilmente:

• Reacciones de síntesis o adición

En estas reacciones químicas dos o más sustancias (reactivos) se combinan para formar otra sustancia (producto) más compleja. Un ejemplo cotidiano es el amoníaco, que se forma mediante una reacción de síntesis entre el nitrógeno y el hidrógeno.

• Reacciones de descomposición

Al contrario que en las reacciones químicas de síntesis, en las de descomposición un compuesto químico se divide en sustancias más simples. Por ejemplo, mediante la electrólisis del agua (H2O), esta se separa en hidrógeno (H) y oxígeno (O).

• Reacciones de desplazamiento, sustitución o intercambio

En este tipo de reacción química, se reemplazan los elementos de los compuestos. Puede tratarse de reacciones simples (un elemento desplaza a otro) o dobles (se intercambian elementos). En ambos, casos el resultado es la formación de nuevos compuestos químicos.

• Reacciones redox o de oxidación-reducción

La principal característica de las reacciones redox es que hay un intercambio de electrones. Uno de los compuestos pierde electrones mientras que el otro los gana. Decimos que el compuesto que pierde electrones se oxida y el que los gana se reduce. De ahí proviene el nombre de las reacciones redox: REDucción-OXidación.

Puede sonarte extraño pero este tipo de reacciones químicas ocurren continuamente en la naturaleza. De hecho, no tenemos que ir muy lejos para buscar ejemplos de reacciones redox. Ahora mismo, respirando, estás llevando a cabo una. A partir del oxígeno del aire generamos moléculas de dióxido de carbono y agua.

También gracias a las reacciones redox las plantas hacen la fotosíntesis, ya que esta implica que el dióxido de carbono se reduzca en azúcares y que el agua se oxide, formando oxígeno. Otro ejemplo muy visual es cuando el metal reacciona con el oxígeno, formando óxidos.

• Reacciones de combustión

En realidad la combustión es un tipo de reacción redox. La diferenciamos porque en el caso de las reacciones de combustión la oxidación se realiza de forma extremadamente rápida y potente. Para que ocurra, un material combustible se combina con el oxígeno y se desprende energía, normalmente calorífica y lumínica. Como producto, se genera dióxido de carbono y agua.

Puedes ver claros ejemplos de la reacción de combustión cuando te calientas delante de la chimenea. La leña arde y se combina con el oxígeno para formar dióxido de carbono y vapor de agua, al mismo tiempo que genera gran cantidad de energía química en forma de calor y luz.

• Reacciones ácido-base

Este tipo de reacción química una sustancia básica y otra ácida se neutralizan entre ellas. Como resultado, se forma un compuesto neutro y agua. Como ejemplo, cuando el ácido clorhídrico reacciona con el hidróxido de sodio se produce sal (cloruro de sodio) y agua.

• Reacciones nucleares

A diferencia de las anteriores, en las reacciones nucleares no se modifican los electrones de los átomos, sino su núcleo. Hay dos tipos de reacciones químicas nucleares: la fusión, en la que se combinan diferentes átomos; y la fisión, en la que el núcleo de los átomos se fragmenta.

Por ejemplo, las reacciones nucleares se utilizan para obtener energía. Es lo que ocurre con el uranio, cuando es bombardeado con neutrones con tal de romper su núcleo.

La importancia de la quimica

 La mayor importancia relativa se encuentra en la química, ya que está y reside en todo. Es decir, en todos los procesos, de vida, de muerte, de crecimiento, de combustión, de calor, de frio, de expansión, de implosión, universales, macroscópicas, microscópicas…. La química lo es todo.

Estamos rodeados de productos químicos con una importancia en nuestras vidas superlativa, podemos destacar aquellos que nos sirven para facilitar el día a día y hacer más cómoda nuestra vida, como es el caso de las anestesias en las operaciones quirúrgicas, los distintos metales usados para fabricar aviones menos pesadas o automóviles más resistentes a los impactos, el uso de explosivos tanto para construir, (túneles y pozos) como para destruir (armas, bombas, explosivos), el uso de nuevas tecnologías para obtener energía, limpia o sucia, como la energía nuclear, la energía solar, combustión de carbón…etc.

Todos los procesos que ocurren en nuestro planeta tienen su importancia basada en la química. Desde el más grande, como el calor del sol, hasta el más pequeño de los átomos que se mueve dentro de nuestra nariz. Las hojas de las plantas consiguen convertir el dióxido de carbono en oxígeno, a su vez las plantas son el principal sustrato en el que se basa la farmacopea actual y han sido las drogas usadas desde el principio de los tiempos.

Química Orgánica, la química que llevamos encima.

Dentro de nuestro cuerpo todo se mueve por mecanismos basados en la importancia de la química. Seguimos sin conocer exactamente el funcionamiento de nuestro cuerpo, tan perfecto, tan sincronizado, que permite millones de células moverse al unísono como una gigantesca orquesta bien dirigida. Las vitaminas, las hormonas, los aminoácidos que viajan por cada una de las regiones de nuestro cuerpo.

Cada descubrimiento de la química orgánica, nos trae un poco de luz, pero nos devuelve miles de nuevas incógnitas y nuevas preguntas que resolver. Lejos de conocernos, estamos dándonos cuenta de que cuanto más sabemos, más sabemos que no sabemos.

¿En qué áreas tiene mayor importancia la química?

La química por sí misma es una ciencia que sirve de apoyo a otras ciencias y es por ello que su importancia se medirá en función del estudio que estemos realizando y de las necesidades que en ese momento el ser humano considere prioritarias.

Química orgánica y grupos funcionales

                                 Química orgánica y grupos funcionales

             Química orgánica y grupos funcionales 

El número de compuestos orgánicos conocidos es elevadísimo, por ello para poder realizar su estudio es preciso una gran sistematización a la hora de efectuar una cuidada distribución de tales compuestos

En el transcurso de los años se ha conseguido distribuir los compuestos orgánicos en bloques tales que cada uno se caracteriza por tener un átomo o agrupamiento atómico definido, llamado Grupo Funcional, que le confiere una serie de propiedades comunes.

 

GRUPOS FUNCIONALES

Las moléculas biológicas grandes generalmente están compuestas por un esqueleto de carbono (formado por átomos de carbono e hidrógeno) y algunos otros átomos, incluyendo oxígeno, nitrógeno o azufre. A menudo, estos átomos adicionales aparecen en el contexto de grupos funcionales. Los grupos funcionales son motivos químicos o patrones de átomos que muestran una "función" consistente (propiedades y reactividad) independientemente de la molécula exacta en la que se encuentran. Las moléculas biológicas pueden contener muchos tipos y combinaciones diferentes de grupos funcionales, y el conjunto particular de grupos de una biomolécula afectará muchas de sus propiedades, incluida su estructura, solubilidad y reactividad

FORMULA MINIMA

La formula empírica o mínima se refiere a la proporción en números enteros de los átomos de cada elemento en un compuesto, es decir, es la mínima cantidad de átomos de un elemento que puede haber presente en una molécula, para que pueda llamarse molécula de x compuesto, claro, en teoría. 

La fórmula molecular representa el número real de átomos de cada elemento en una molécula de un compuesto 

Por ejemplo, la formula minima del benceno es CH, y su formula molecular es C6H6.

El porcentaje de la masa de cada elemento presente en una muestra se denomina composición porcentual en masa. El cálculo se realiza siguiendo la siguiente fórmula:

Por ejemplo, en la fórmula CH₄, hay un mol de átomos de carbono y cuatro moles de átomos de hidrógeno en un mol de moléculas de metano.

Para calcular el porcentaje en masa del hidrógeno en el metano aplicamos la fórmula vista con anterioridad:

La masa de hidrógeno en la muestra será el resultado del producto de la masa molar del hidrógeno por el número de moles que haya en la fórmula (en este caso 4). Por otra parte, la masa total será la masa molar de la molécula de metano 16,04 g/mol por un mol de metano en este caso.

                                                            Fórmula molecular

La fórmula molecular es la fórmula real de la molécula, nos indica los tipos de átomos y el número de cada tipo que participan en la formación de la molécula.

Por ejemplo, la fórmula molecular de la glucosa, C₆H₁₂O₆, nos indica que cada molécula se compone de 6 átomos de C, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno.

                                                            Fórmula estructural

La fórmula estructural muestra la forma en la que se unen los diferentes átomos para dar lugar a la molécula:

QUIMICA

                                                       ENLACE QUIMICO

Se entiende por enlace químico a la combinación de átomos para formar compuestos químicos y darle estabilidad al producto resultante. En este proceso, los átomos pueden compartir o ceder electrones de su capa más externa para unirse y crear una nueva sustancia homogénea.

Cuando se produce un enlace químico, la estructura y características de los átomos no cambian, solo existe una compartición de electrones. Esto significa, por ejemplo, que al formarse el enlace químico del agua (H2O) sus elementos (oxígeno e hidrógeno) siguen siendo los mismos.

El ambiente que nos rodea es resultado de múltiples enlaces químicos que dotan de propiedades, tanto físicas como químicas, a la materia. Esto es producto de la fuerza generada por los átomos cuando se combinan y forman enlaces, pues estas pequeñas partículas son mucho más estables en conjunto que en solitario

. 

¿Cómo se produce un enlace químico?

Todo átomo está compuesto por un núcleo con protones de carga positiva y neutrones de carga neutra, y rodeado por una capa externa conocida como nube de electrones, estos últimos de carga negativa. 

Las cargas opuestas se atraen, tanto dentro del mismo átomo, como entre otros átomos. Gracias a esta atracción, se forman los enlaces químicos entre elementos distintos. 

Los átomos completan sus cargas eléctricas por medio del intercambio de los electrones: ceden, aceptan o comparten tales partículas para lograr una configuración electrónica estable que implique menor consumo de energía.

¿Cuál es la regla del octeto de Lewis y cuál es su relación con los enlaces químicos?

El físico químico estadounidense Gilbert Lewis enunció en 1917 la regla del octeto, que explica cómo se combinan los átomos de los distintos elementos químicos para formar enlaces.

Esta teoría plantea que los iones de los elementos de la tabla periódica completan sus últimos niveles de energía con 8 electrones. De esta manera, las moléculas consiguen una estabilidad a nivel de estructura electrónica. 

Así, los elementos con altas cargas electronegativas ganan electrones hasta alcanzar el octeto, mientras que los de baja electronegatividad suelen perderlos para lograr el mismo objetivo.

¿Qué tipos de enlaces químicos existen?

Según el tipo de átomos enlazados, con sus propias características y mecanismos, un enlace químico puede ser:

1. Covalente: ocurre cuando los átomos no metálicos comparten electrones. En este tipo de enlace, los electrones se mueven entre los átomos dando origen a los enlaces covalentes polares (cuando comparten electrones de forma no equitativa) y apolares (cuando se distribuye equitativamente la cantidad de electrones). 
   Ejemplo: el agua (H2O), formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, y cuyo enlace viene dado porque cada átomo de hidrógeno comparte un átomo de oxígeno.
2. Iónico: ocurre cuando existe una unión de átomos metálicos y no metálicos, transfiriéndose una carga de electrones entre ellos. Como resultado, se forman iones cargados tanto negativa (aniones) como positivamente (cationes) y se genera una atracción entre sus cargas opuestas.
   Ejemplo: el cloruro de sodio (NaCl), que combina un átomo de cloro y uno de sodio; mientras el primero tiene siete electrones, el segundo tiene uno. A la hora de formar el enlace iónico, el sodio cede su electrón al cloro y así se cumple la ley del octeto. 
3. Metálico: son aquellos que se forman entre átomos de metales, cuyos núcleos atómicos se reúnen y están rodeados por sus electrones como una nube. Es un tipo de enlace fuerte que se distribuye a manera de red.
   Todos los elementos metálicos puros están conformados por enlaces metálicos, por ejemplo: oro (Au), hierro (Fe), aluminio (Al), etc.
4. 
   
   
   

¿Cuáles son algunas características de los enlaces químicos?

• Mantienen los átomos unidos dentro de las moléculas químicas.
• La fuerza de un enlace químico viene determinada por la diferencia de electronegatividad (mientras mayor sea, mayor la fuerza de los electrones atraídos entre átomos).
• Generalmente, los números de electrones son pares.
• Los enlaces covalentes pueden existir en estado gaseoso, sólido y líquido.
• Algunos enlaces covalentes son solubles en agua, otros en solventes orgánicos.
• Son conductores de electricidad los enlaces covalentes ácidos en presencia de una solución acuosa (el resto de los enlaces covalentes no son buenos conductores de electricidad), y los enlaces iónicos cuando se disuelven en agua o cuando se funden.
• Los enlaces iónicos tienen altos puntos de fusión y ebullición.
• Los enlaces metálicos son buenos conductores de calor y electricidad, se presentan en estado sólido y son altamente maleables.
•