Reacciones químicas

Unidad: Reacciones químicas

1-TRANSFORMACIONES FÍSICAS Y QUÍMICAS

Podemos observar a diario transformaciones en la materia que nos rodea. Procesos como congelar agua, clavar una chincheta, disolver sal en agua o dejar caer una piedra son transformaciones que observamos en la materia y que no hacen cambiar la naturaleza de la misma. Así, el agua, al congelarse, sigue siendo agua pero en estado sólido, la sal disuelta sigue teniendo las propiedades de la sal e incluso podemos recuperarla evaporando el agua, la chincheta sigue siendo chincheta después de clavarla y la piedra sigue siendo la misma materia cuando llega al suelo. A estos cambios que sufre la materia y que no alteran su naturaleza los llamamos transformaciones físicas.
En otros casos, la materia sufre cambios que alteran su naturaleza. Así, por ejemplo, al quemar un papel éste deja de ser papel para convertirse en gases y cenizas o la gasolina en los motores de los coches se transforma, entre otras cosas, en gases sin que podamos justificar estos cambios como una ebullición o bien como una sublimación y casi siempre estos cambios tienen caracter irreversible. A estas transformaciones que alteran la naturaleza de las sustancias las llamamos transformaciones químicas.

Actividad  Realizamos las siguientes acciones :
                                  
Mezclamos aceite y agua    
Trituramos un trozo de mármol    
Deterioramos el mármol echándole vinagre    
Dejamos que la leche se agrie    
Dejamos que se pudra el pescado    
Quemamos un trozo de carbón    
Disolvemos azúcar en agua      
Escriba para cada una de ellas :  
Cambios observados durante el proceso     
¿Las sustancias iniciales son las mismas después del proceso?      
Proceso ( TF o TQ)

2-REACCIONES QUÍMICAS

Vamos a analizar las transformaciones que tienen lugar en el azufre y en el hierro cuando los mezclamos y posteriormente calentamos la mezcla.
El azufre es un sólido amarillo que se utiliza como fungicida. Si mezclamos azufre en polvo con limaduras de hierro obtenemos una mezcla heterogénea (transformación física). Podemos separar las dos sustancias por imantación gracias a que el hierro es una sustancia magnética y puede ser atraída por los imanes. 
Ahora bien, si calentamos la mezcla anterior podemos observar que el color amatillo del azufre desaparece y la mezcla se torna negra. Si acercamos el imán, ya no atrae limaduras de hierro. Las propiedades del sistema inicial son distintas a las del estado final. La naturaleza de la mezcla inicial ha cambiado, ha ocurrido una transformación o reacción química desapareciendo el azufre y el hierro y apareciendo una sustancia nueva, el monosulfuro de hierro. Sin embargo, la masa del azufre y del hierro antes del proceso es la misma que la del monosulfuro de hierro una vez finalizada la transformación.


ChemToddler's channel 

Reaction of iron with sulfur 

 

El hierro(iron) y el azufre(sulfur)  desaparecen como tales y se forma un producto sólido negro que mezclado con agua fuerte forma una disolución verde y un gas con olor a huevos podrido

Propiedades del sulfuro de hierro(II)

Sulfuro de hierro (II)
Nombre (IUPAC) sistemático
Monosulfuro de hierro
General
Otros nombres	Sulfuro de hierro
Fórmula molecular	FeS
Identificadores
Propiedades físicas
Estado de agregación	sólido
Apariencia	negro
Densidad	4840 kg/m3; 4,84 g/cm3
Masa molar	87,910 g/mol g/mol
Punto de fusión	1467,0 K (1194 °C)
Propiedades químicas
Solubilidad en agua	Insignificante (insoluble) Soluble en ácidos
Peligrosidad
NFPA 704	0 1 1 1
Riesgos
Puede ser pirofórico
Ingestión	Beber agua abundante. Provocar el vómito. Pedir atención médica.
Piel	Lavar abundantemente con agua. Quitarse las ropas contaminadas.
Ojos	Lavar con agua abundante manteniendo los párpados abiertos. En caso de irritación, pedir atención médica.
Compuestos relacionados
Valores en el SI y en condiciones estándar (25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario

 Propiedades del hierro

Metálico brillante con un tono grisáceo
Información general
Nombre, símbolo, número	Hierro, Fe, 26
Serie química	Metales de transición

 

Propiedades físicas
Estado ordinario	Sólido (ferromagnético)
Densidad	7874 kg/m3, 7,87 g/cm3 kg/m3
Punto de fusión	1808 K (1535 °C)
Punto de ebullición	3023 K (2750 °C)

 Propiedades del azufre

amarillo limón
Información general
Nombre, símbolo, número	Azufre, S, 16

 

Propiedades físicas
Estado ordinario	sólido
Densidad	1960 kg/m3
Punto de fusión	388,36 K (115 °C)
Punto de ebullición	717,87 K (445 °C)

Una reacción química es un proceso en el que desaparecen una o varias sustancias y aparecen otras nuevas. Las sustancias que desaparecen se llaman reactivos y las sustancias nuevas productos.

 2Na(s) +Cl2(g)----------->2NaCl(s)  o sodio(s) + cloro(g)---------> cloruro de sodio (s) 
[formación de la sal común]
La ecuación química anterior es una manera de respresentar los cambios de sustancias en una reacción química y en ella aparecen los reactivos a la izquierda [2Na(s) +Cl2(g) ] y los productos a la derecha 
 [ NaCl(s)]

En el video siguiente muestra la reaccién entre el sodio (sólido) y el cloro ( gas transparente y amarillo)

L11-Lab1: Reaction of Sodium Metal with Chlorine Gas to Sodium Chloride (table salt)     

L35-Lab2 Redox Reaction of Copper Metal With Nitric Acid Forming a Brown Gas and a Blue Solution 

Copper(s) + Nitric acid (aq) --------------------> copper(II) nitrate (aq) + nitrogen oxids(g)
[aq significa que la sustancia esta disuelta en agua]

Gas Phase, Acid Base Reaction Between Ammonia and Hydrochloric Acid 

Hydrogen peroxide explosive decomposition! 

 

The reaction of hydrogen peroxide 30% and blood 

 

Reaction of NaCl (sodium chloride) and AgNO3 (silver nitrate) then Ammonia 

 

lead (II) nitrate and potassium Iodide are two aqueous solutions that are mixed creating the insoluble precipitate, lead (II) iodide.

Actividades

 1. Si en un tubo de ensayo ponemos agua y un poco de sal común y agitamos, la sal va desapareciendo quedando una disolución incolora y salada.
a) ¿Es ésta una transformación física o química? ¿En qué basas tu respuesta?
b} ¿Podrías separar la sal del agua? En caso afirmativo, qué método utilizarías para ello, ¿la filtración o la evaporación?

2. El «agua fuerte» o «salfumán» es una disolución acuosa incolora de ácido clorhídrico que se emplea como producto de limpieza.Si en un tubo de ensayo ponemos «salfumán» con limaduras de hierro observamos que de las limaduras se desprenden burbujas mientras que la «salfuman» se va poniendo amarilla a medida que las limaduras van desapareciendo.
a)¿Se trata de una transformación física o química? ¿En qué basas tu respuesta?
b) Una vez que todo el hierro ha desaparecido, ¿podrías separar el hierro y la «salfumán»? En caso afirmativo, ¿qué método de separación te parece mejor para ello: la filtración o la evaporación?

2.1. Reconocimiento de las propiedades características del sistema inicial y del sistema final

Como vimos en la Unidad 1, cada sustancia se caracteriza por tener unas propiedades que la diferencian de otras sustancias. Entre las propiedades características de la materia, unas como el color, brillo, olor, sabor, etc. son cualitativas, no pueden expresarse numéricamente; mientras que otras como la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición o la solubilidad son cuantitativas y sí pueden expresarse numéricamente. Ambas propiedades, se refieren a las características físicas de la materia, por ello se llaman propiedades físicas.
Para distinguir una transformación física de una reacción química es preciso analizar las propiedades del sistema inicial y del sistema final. Para ello, hacemos primero una observación directa que nos permita determinar el estado de agregación, el aspecto, el color, el olor, etc. de los reactivos y de los productos, y luego pasamos a determinar experimentalmente algunas propiedades específicas como la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición, la solubilidad en agua, etc. Ello nos permitirá, por comparación, distinguir si los reactivos y los productos tienen las mismas o distintas propiedades y, por consiguiente, saber si la transformación que ha tenido lugar ha sido física o química. Resaltamos que al analizar el estado inicial y el estado final debemos determinar varias propiedades para que quede clara la diferencia entre los reactivos y los productos.
A continuación desglosamos las propiedades que intervienen en la reacción del azufre con el hierro para obtener monosulfuro de hierro.
Tabla 2.2.

Como vemos las propiedades del estado inicial (hierro y azufre) no tienen nada que ver con las del mono sulfuro de hierro y, además, si intentamos separar en el monosulfuro de hierro el azufre del hierro con un imán, no podemos conseguirlo. Por ranto, podemos asegurar que se trata de una transformación o reacción química.

2.2.Las leyes ponderales

Pdf sobre leyes ponderales

Las leyes ponderales (referentes al peso) recogen una serie de resultados experimentales sobre las cantidades de sustancias que participan en las reacciones químicas, y que condujo a Dalton, a su teoría atómica de la materia.

 Ley de Lavoisier o Ley de conservación de la masa :

Hay diversos enunciados para la ley de conservación de la masa:
a) En un sistema cerrado , la masa total es constante independientemente de las trensformaciones que hayan sucedido
b) En un sistema cerrado, la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos ( aquí es el enunciado de la Ley de Lavoisier , especifica para reacciones químicas)

 Ley de Proust o Ley de las proporciones constantes:

En 1799, J. L. Proust llegó a la conclusión de que, para generar un compuesto determinado, dos o más elementos químicos se unen entre sí, siempre en la misma proporción ponderal (del latín pondus, pondéris: casos nominativo y genitivo de peso).
 Para los compuestos que la siguen, por tanto, proporción de masas entre los elementos que los forman es constante

 Ley de Dalton o Ley de las proporciones multiples:

Cuando dos elementos se combinan para originar distintos compuestos, dada una cantidad fija de uno de ellos, las diferentes cantidades del otro que se combinan con dicha cantidad fija para dar como producto los compuestos, están en relación de números enteros sencillos

 Ley de Gay-Lussac o Ley de los volúmenes de combinación:


La ley de los volúmenes de combinación establece que, cuando los gases reaccionan entre sí para formar otros gases, y todos los volúmenes se miden a la misma temperatura y presión:
La relación entre los volúmenes de los gases reactantes y los productos se pueden expresar en números simples enteros
Por ejemplo, Gay-Lussac descubrió que 2 volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno que reaccionan forman 2 volúmenes de agua gaseosa