• CONCEPTO DE REACCIÓN QUÍMICA
• COMPONENTES DE UNA REACCIÓN QUÍMICA
• EJEMPLO DE REACCIÓN: REACCIÓN DE SAPONIFICACIÓN
• AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS
• SIGNIFICADO DE LAS ECUACIONES QUÍMICAS
• CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

CONCEPTO DE REACCIÓN QUÍMICA

En la naturaleza podemos distinguir dos tipos de procesos de cambio:

1. Cambios físicos: son cambios en los cuales no cambia la naturaleza de las sustancias que intervienen. En estos cambios siempre mantenemos las mismas sustancias con sus mismas propiedades. Por ejemplo: a) un gas que cambia de volumen, b) un móvil que se desplaza a alta velocidad, c) Un cuerpo que se deforma por causa de un impacto.

2. Cambios químicos: son cambios en los que cambia la naturaleza de las sustancias que intervienen. En estos cambios también cambia la naturaleza de las sustancias que participan en ellos, aparecen nuevas sustancias y desaparecen otras. Esto lo sabemos porque las propiedades de estas sustancias serán distintas. Por ejemplo: a) Una vela que se consume al quemarse, b) un metal que se oxida en contacto con el aire, c) el proceso de respiración, inhalamos unas sustancias exhalamos otras.

Los cambios químicos los conocemos como reacciones químicas. 

Reacción química es un proceso de cambio en el que unas sustancias que llamamos reactivos se transforman en otras sustancias diferentes que llamamos productos y que presentan distintas propiedades que los reactivos.

COMPONENTES DE UNA REACCIÓN QUÍMICA

En la reacción química anterior tenemos unas sustancias iniciales que se transforman en otras: ¿Cuáles son? A estas sustancias las llamamos reactivos.

Como consecuencia de la reacción que sufren los reactivos aparecen otras sustancias: ¿Cuáles son? A estas sustancias las llamamos productos.

En toda reacción química tenemos reactivos y productos, los reactivos son las sustancias iniciales y los productos las sustancias que tenemos al final. Dicho así parece que una reacción química es un truco de magia en el que desaparecen sustancias y aparecen otras. ¿Qué ocurre realmente en una reacción química? Ya vimos que las sustancias químicas las podíamos representar por fórmulas químicas en las que los átomos están unidos por enlaces. Los reactivos rompen sus enlaces y los átomos ahora pueden organizarse de otra forma formando nuevos enlaces para formar los productos. Por tanto en una reacción química lo que ocurre es la rotura de unos enlaces y la formación de otros para dar los productos. Los átomos son los mismos pero las sustancias cambian pues los átomos se agrupan de otra forma.

EJERCICIOS PARA PRACTICAR

EJEMPLO DE REACCIÓN: REACCIÓN DE SAPONIFICACIÓN

Según otras leyendas el jabón lo descubrieron los romanos. En el Monte Sapo cerca del Tíber se hacían sacrificios de animales. la grasa de estos animales mezclada con las cenizas era arrastrada por las lluvias hacia el río. Los romanos comprobaron que esta mezcla lavaba mejor la ropa.

En Siria se fabricaba un jabón muy apreciado, con aceite de oliva y aceite de bayas de laurel. Es el famoso jabón de Alepo, que se cree llegó a Europa en la época de las Cruzadas y es el origen de los también famosos jabones de Marsella y de Castilla.

¿En qué consiste la reacción de saponificación? Sabemos que las sustancias polares disuelven las sustancias polares, por eso el agua disuelve bien a muchas sales. Y las sustancias apolares se disuelven en disolventes apolares, por eso la grasa la podemos disolver con gasoil o gasolina. El problema es cuando queremos eliminar la grasa con agua, no se puede. Para eso necesitamos el jabón. El jabón es una molécula casi mágica, pues se une por un lado a la grasa, por tener una parte apolar, y se une por otro lado al agua, por tener una parte polar. Es por tanto una molécula que ayuda a enlazar el agua con la grasa, consiguiendo así que el agua arrastre la grasa.

Esta reacción se realizaba en todas las casas de campo hasta hace bien poco. Ahora los detergentes desplazaron a los jabones naturales. Podemos ver en este vídeo como se producía jabón en las casas.

¿Qué necesitamos para hacer nosotros jabón en casa? Fundamentalmente dos cosas, una grasa, que puede ser aceite usado (así ayudamos a reciclarlo y que no contamine las aguas) y una base, que será el hidróxido de sodio o sosa cáustica. Debemos conocer las proporciones que debemos usar de cada reactivo, para eso no es de gran ayuda una calculadora de saponificación. Podemos encontrar varias en la red. En ellas pondremos los ingredientes grasos y nos indicará la cantidad de sosa y de agua que debemos usar para que nos salga bien el jabón.

CALCULADORA DE SAPONIFICACIÓN

Para hacer nuestro jabón usaremos las siguientes cantidades:

• 500 g de aceite de oliva virgen
• 100 g de aceite de coco
• 80 g de NaOH
• 196 g de agua

Veamos un vídeo con el procedimiento seguido:

Dejaremos curar nuestro jabón un mes para eliminar los restos de sosa que pudieran quedar. Después ya lo podemos usar.

PROCEDIMIENTO EN FOTOS
Preparamos los productos, la batidora y los recipientes. Ojo, que sean de plástico o de cristal. De metal no.	Usamos la calculadora de saponificación y pesamos los ingredientes. Pesamos 80g de sosa cáustica.
Pesamos 196g de agua para disolver la sosa.	Licuamos el aceite de coco para poder pesarlo.
Pesamos 500g de aceite de oliva virgen.	Disolvemos la sosa echándola despacio sobre el agua, removiendo continuamente. Cuidado porque es una reacción exotérmica. Debemos usar gafas de protección.
Si el aceite de coco está licuado lo pesamos.	Pesamos 100g de aceite de coco.
Echamos el aceite de coco sobre el aceite de oliva.	Añadimos la disolución de sosa.
Batimos la mezcla con cuidado de que no salpique. Seguimos usando las gafas de protección.	Cuando la mezcla espese, cuando tenga aspecto de crema ya la podemos enmoldar.
Podemos usar moldes de silicona u otros moldes para pasteles.	Se deja un día o dos que solidifique el jabón.
Después de dos días desmoldamos. El color del jabón ahora es blanco.	Las pastillas de jabón las dejamos curar un mes para que seque y para que elimine los restos de sosa que pueda conservar. Luego ya estará listo para usar.

AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS

Una reacción química es algo que ocurre en la realidad con sustancias que se transforman en otras, con desprendimientos o absorciones de calor y a veces con aparición de llamas. Por ejemplo la reacción anterior la podemos ver cuando asamos unos chorizos al infierno.

Para representar una reacción química usaremos las fórmulas de los reactivos y productos separadas por una flecha. Por ejemplo:

  Esta representación de la reacción química se llama ecuación química. En las ecuaciones químicas escribimos las fórmulas de reactivos y productos separadas por una flecha y también podemos indicar el estado físico de las sustancias que intervienen.

En las reacciones químicas se cumple la ley de conservación de la masa de Lavoisier, la masa de los reactivos es la misma que la masa de los productos, porque los átomos que tenemos inicialmente son los mismos que al final, sólo que se ordenan de diferente forma en las sustancias, por eso cambian las fórmulas. Para que las ecuaciones químicas sean útiles debemos igualar los átomos de reactivos y productos, esto lo llamamos ajustar las ecuaciones químicas. ¿Cómo lo hacemos? Colocaremos delante de cada fórmula un coeficiente, que llamaremos coeficiente estequiométrico, que nos indica cuantas moléculas de cada sustancia participan en la reacción para que los átomos de reactivos y productos estén igualados. 

Para ajustar las ecuaciones químicas usaremos el método de tanteo, es decir, contaremos los átomos de cada elemento en reactivos y productos, variaremos el número de moléculas para que el número de átomos de cada elemento coincida en reactivos y productos. Para que esto sea fácil de hacer debemos ajustar al final los elementos que participen en varias moléculas tanto en reactivos como en productos, en nuestro caso el oxígeno está en este caso.

Ajustaremos esta reacción:

CH₃CH₂OH  +  O₂  →  CO₂  +  H₂O

Dejamos el oxígeno para el final, pues participa en varios compuestos en reactivos o productos. 

Empezamos por el C. Tenemos dos átomos de carbono en reactivos y un átomo de carbono en productos. Para igualarlos ponemos un 2 delante del CO₂. Nos indica que tenemos dos moléculas de CO₂.

CH₃CH₂OH  +  O₂  →  2 CO₂  +  H₂O

Continuamos por el H. Tenemos seis átomos de hidrógeno en reactivos y dos átomos en productos. Para igualarlos ponemos un 3 delante del H₂O. Nos indica que tenemos tres moléculas de H₂O.

CH₃CH₂OH  +  O₂  →  2 CO₂  +  3 H₂O

Ahora le toca al oxígeno. Tenemos tres átomos de oxígeno en reactivos y siete átomos en productos. Para igualarlos ponemos un 3 delante del O₂. Nos indica que tenemos tres moléculas de O₂.

CH₃CH₂OH  +  3 O₂  →  2 CO₂  +  3 H₂O

La ecuación ya está ajustada. Si el coeficiente es 1 no se pone. Podemos leer esta ecuación química de esta manera: Una molécula de etanol reacciona con tres moléculas de dioxígeno para producir dos moléculas de dióxido de carbono y tres moléculas de agua.

Al final cuando ajustamos una reacción química debemos repasar el resultado pues al ajustar un elemento podemos desajustar otros.

SIMULACIÓN: AJUSTE DE REACCIONES, en educaplus.org

SIMULACIÓN: AJUSTE DE ECUACIONES, en phet.colorado.edu

EJERCICIOS PARA PRACTICAR

SIGNIFICADO DE LAS ECUACIONES QUÍMICAS

Cuando tenemos una reacción química ajustada podemos hacer dos lecturas de la misma, una lectura microscópica y una lectura macroscópica.

CH₃CH₂OH  +  3 O₂  →  2 CO₂  +  3 H₂O

La lectura microscópica diría: una molécula de etanol reacciona con tres moléculas de dioxígeno para dar dos moléculas de dióxido de carbono y tres moléculas de agua.

Pero como no podemos ver las moléculas debemos hacer una lectura macroscópica de algo que si podamos ver y medir.

La lectura macroscópica diría: un mol de etanol reacciona con tres moles de dioxígeno para dar dos moles de dióxido de carbono y tres moles de agua. Como conocemos las masa molares podemos comprobar que se cumple la ley de conservación de la masa.

CH₃CH₂OH  +  3 O₂  →  2 CO₂  +  3 H₂O

1 mol                 3 mol       2 mol       3mol

46g            +    3·32g   →  2·44g  +  3·18g

46g            +        96g   →     88g  +   54g

                 142g             →          142g

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

La ventaja de tener una ecuación química ajustada es que podemos hacer cálculos químicos. Si conocemos la cantidad de un reactivo podemos calcular la cantidad de los demás reactivos o las cantidades de los productos que se van a formar. Lo podemos hacer porque son cantidades proporcionales, si tengo más reactivo puedo obtener más producto.

Estrategia de resolución:

1. Ajustar la ecuación química.
2. Hacer una lectura macroscópica de la ecuación, en moles, que será la que nos dé la clave de resolución.
3. Escribir el dato que conocemos debajo de la sustancia correspondiente, y con las unidades.
4. Escribir la incógnita que buscamos debajo de la sustancia correspondiente, y con las unidades.
5. Las cantidades en una ecuación química se relacionan mediante una proporción directa.
6. Relacionar la incógnita con el dato mediante una proporción, o mediante factores de conversión.
7. Hacer los cálculos y poner las unidades a la solución.

Ejemplo: La descomposición térmica del carbonato de calcio CaCO₃ produce óxido de calcio CaO, o cal viva, y dióxido de carbono CO₂. Calcula la masa de cal que podemos obtener a partir de 500g de carbonato de calcio.

Podemos hacer cálculos con masas o con volúmenes de gases.

Cálculos estequiométricos con masas:

Cálculos estequiométricos con gases en condiciones normales:

EJERCICIOS PARA PRACTICAR