Una reaccion quimica , tambien llamada cambio quimico o fenomeno quimico , es todo proceso termodinamico en el cual dos o mas especies quimicas o sustancias (llamadas reactantes o reactivos ), se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces , en otras sustancias llamadas productos. ^{[ 1 ]} ​ Los reactantes pueden ser elementos o compuestos . Un ejemplo de reaccion quimica es la formacion de oxido de hierro producida al reaccionar el oxigeno del aire con el hierro de forma natural, o una cinta de magnesio al colocarla en una llama se convierte en oxido de magnesio , como un ejemplo de reaccion inducida.

La reaccion quimica tambien se puede definir desde dos enfoques, el macroscopico que la define como ≪un proceso en el cual una o varias sustancias se forman a partir de otra u otras≫ y el nanoscopico cuya definicion seria: ≪redistribucion de atomos e iones , formandose otras estructuras ( moleculas o redes )≫ . ^{[ 2 ]} ​

Las reacciones quimicas ocurren porque las moleculas se estan moviendo y cuando se golpean con energia suficiente una contra otras, los enlaces se rompen y los atomos se intercambian para formar nuevas moleculas. Tambien una molecula que esta vibrando con energia suficiente puede romperse en moleculas mas pequenas. ^{[ 3 ]} ​

A la representacion simbolica de cada una de las reacciones se le denomina ecuacion quimica . ^{[ 4 ]} ​

Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reaccion quimica. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar segun cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reaccion quimica. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el numero de cada tipo de atomo presente, la carga electrica y la masa total.

Fenomeno quimico [ editar ]

Se llama fenomeno quimico a los sucesos observables y posibles de ser medidos en los cuales las sustancias intervinientes cambian su composicion quimica al combinarse entre si. ^{[ 5 ]} ​ Las reacciones quimicas implican una interaccion que se produce a nivel de los electrones de valencia de las sustancias intervinientes. Dicha interaccion es el enlace quimico .

En estos fenomenos, no se conserva la sustancia original , que se transforma su estructura quimica , manifiesta energia , no se observa a simple vista y son irreversibles , ^{[ 6 ]} ​ en su mayoria.

La sustancia sufre modificaciones irreversibles. Por ejemplo, al quemarse, un papel no puede volver a su estado original. Las cenizas resultantes formaron parte del papel original, y sufrieron una alteracion quimica.

Clases de reacciones [ editar ]

Reacciones de la quimica inorganica [ editar ]

Desde un punto de vista de la quimica inorganica se pueden postular dos grandes modelos para las reacciones quimicas de los compuestos inorganicos : reacciones acido-base o de neutralizacion (sin cambios en los estados de oxidacion ) y reacciones redox (con cambios en los estados de oxidacion). ^{[ 7 ]} ​ Sin embargo podemos clasificarlas de acuerdo con los siguientes tres criterios:

Reacciones segun estructura

Nombre		Descripcion	Representacion	Ejemplo
De sintesis o de combinacion		Donde los reactivos se combinan entre si para originar un producto diferente [ 8 ] ​	A + B → C (siendo A y B reactivos cualesquiera y C el producto formado)	2 Na (s) + Cl 2 (g) → 2 NaCl (s)
De descomposicion [ 8 ] ​	Descomposicion simple	Una sustancia compuesta se desdobla en sus componentes	A → B + C (inversa de la sintesis, y A es un compuesto que se descompone en los reactivos que lo componen, B y C).	CO 2 (g) → CO 2 (g) C(s) + O 2 (g)
	Mediante un reactivo	Una sustancia requiere un reactivo, para su descomposicion.	AB + C → AC + BC (el compuesto AB reacciona con el reactivo C, para originar los compuestos AC y BC)	2 ZnS (S) + 3 O2 (g) → 2 ZnO (S) + 2 SO 2 (g)
De sustitucion o desplazamiento [ 8 ] ​		Una sustancia sustituye el lugar de alguno de los componentes de los reactivos, de tal manera que el componente sustituido queda libre.	AB +C → AC + B (donde el compuesto AB reacciona con el reactivo C para formar el compuesto AC y liberar B)	2 NaI + Br 2 → 2 NaBr + I 2
De doble sustitucion (o de doble desplazamiento)		Se presenta un intercambio entre los elementos quimicos o grupos de elementos quimicos de las sustancias que intervienen en la reaccion quimica.	AB + CD → AC + BD	Pb (NO 3 ) 2 (ac) + 2 KI (ac) → Pbl 2 (s) + 2 KNO 3 (ac)

Reacciones segun la energia intercambiada

Criterio		Descripcion	Ejemplo
Intercambio en forma de calor [ 9 ] ​	Reacciones exotermicas	que desprenden calor del sistema de reaccion	Combustion
	Reacciones endotermicas	reacciones en las que se absorbe o se requiere calor para llevarse a cabo.	Calcinacion
Intercambio en forma de luz [ 9 ] ​	Reacciones endoluminosas	que requieren el aporte de energia luminosa o luz al sistema para llevarse a cabo.	Fotosintesis
	Reacciones exoluminosas	reacciones que al llevarse a cabo manifiestan una emision luminosa	Combustion del magnesio : 2Mg+O 2 + ΔH → 2MgO + Luz
Intercambio en forma de energia electrica [ 9 ] ​	Reacciones endoelectricas	que requieren el aporte de energia electrica para que puedan tener lugar.	Electrolisis del agua
	Reacciones exoelectricas	aquellas reacciones quimicas en las que el sistema transfiere al exterior energia electrica.	Celda galvanica ( pila o bateria electrica )

Reacciones segun la particula intercambiada

Nombre	Descripcion	Ejemplo
Reacciones acido-base	Aquellas reacciones donde se transfieren protones	HCl (aq) + NaOH (aq) → H2O (l) + NaCl (aq)
Reacciones de oxidacion-reduccion	Son las reacciones donde hay una transferencia de electrones entre las especies quimicas	Mn 2 (aq) + BiO 3 - (s) → Bi 3 (aq) + MnO 4 - (aq)

Reacciones de la quimica organica [ editar ]

Respecto a las reacciones de la quimica organica , nos referimos a ellas teniendo como base a diferentes tipos de compuestos como alcanos , alquenos , alquinos , alcoholes , aldehidos , cetonas , entre otras; que encuentran su clasificacion , reactividad y/o propiedades quimicas en el grupo funcional que contienen y este ultimo sera el responsable de los cambios en la estructura y composicion de la materia. Entre los grupos funcionales mas importantes tenemos a los dobles y triples enlaces y a los grupos hidroxilo , carbonilo y nitro .

Factores que afectan la velocidad de reaccion [ editar ]

• Naturaleza de la reaccion: Algunas reacciones son, por su propia naturaleza, mas rapidas que otras. El numero de especies reaccionantes, su estado fisico ; las particulas que forman solidos se mueven mas lentamente que las de gases o de las que estan en solucion . La complejidad de la reaccion, y otros factores pueden influir enormemente en la velocidad de una reaccion. Por ejemplo, la reaccion de los metales alcalinos con sustancias como el oxigeno o el agua es inmediata al ser los primeros mencionados bastante reactivos.
• Concentracion : La velocidad de reaccion aumenta con la concentracion, como esta descrito por la ley de velocidad y explicada por la teoria de colisiones . Al incrementarse la concentracion de los reactantes, la frecuencia de colision tambien se incrementa.
• Presion : La velocidad de las reacciones gaseosas se incrementa muy significativamente con la presion, que es, en efecto, equivalente a incrementar la concentracion del gas. Para las reacciones en fase condensada, la dependencia en la presion es debil, y solo se hace importante cuando la presion es muy alta.
• Orden : El orden de la reaccion controla como afecta la concentracion (o presion) a la velocidad de reaccion.
• Temperatura : Generalmente, al llevar a cabo una reaccion a una temperatura mas alta provee mas energia al sistema, por lo que se incrementa la velocidad de reaccion al ocasionar que haya mas colisiones entre particulas, como lo explica la teoria de colisiones . Sin embargo, la principal razon porque un aumento de temperatura aumenta la velocidad de reaccion es que hay un mayor numero de particulas en colision que tienen la energia de activacion necesaria para que suceda la reaccion, resultando en mas colisiones exitosas. La influencia de la temperatura esta descrita por la ecuacion de Arrhenius . Como una regla de cajon , las velocidades de reaccion para muchas reacciones se duplican por cada aumento de 10  °C en la temperatura, ^{[ 10 ]} ​ aunque el efecto de la temperatura puede ser mucho mayor o mucho menor que esto. Por ejemplo, el carbon arde en un lugar en presencia de oxigeno, pero no lo hace cuando es almacenado a temperatura ambiente . La reaccion es espontanea a temperaturas altas y bajas, pero a temperatura ambiente la velocidad de reaccion es tan baja que es despreciable. El aumento de temperatura, que puede ser creado por una cerilla, permite que la reaccion inicie y se caliente a si misma, debido a que es exotermica . Esto es valido para muchos otros combustibles, como el metano , butano , hidrogeno , etc.

La velocidad de reaccion puede ser independiente de la temperatura ( no Arrhenius ) o disminuir con el aumento de la temperatura ( anti Arrhenius ). Las reacciones sin una barrera de activacion (por ejemplo, algunas reacciones de radicales ) tienden a tener una dependencia de la temperatura de tipo anti Arrhenius: la constante de velocidad disminuye al aumentar la temperatura.

• Solvente : Muchas reacciones tienen lugar en solucion, y las propiedades del solvente afectan la velocidad de reaccion. La fuerza ionica tambien tiene efecto en la velocidad de reaccion.
• Radiacion electromagnetica e intensidad de luz : La radiacion electromagnetica es una forma de energia. Como tal, puede aumentar la velocidad o incluso hacer que la reaccion sea espontanea, al proveer de mas energia a las particulas de los reactantes. Esta energia es almacenada, en una forma u otra, en las particulas reactantes (puede romper enlaces, promover moleculas a estados excitados electronicos o vibracionales, etc.), creando especies intermediarias que reaccionan facilmente. Al aumentar la intensidad de la luz, las particulas absorben mas energia, por lo que la velocidad de reaccion aumenta. Por ejemplo, cuando el metano reacciona con cloro gaseoso en la oscuridad, la velocidad de reaccion es muy lenta. Puede ser acelerada cuando la mezcla es irradiada bajo luz difusa. En luz solar brillante, la reaccion es explosiva.
• Catalizador : La presencia de un catalizador incrementa la velocidad de reaccion (tanto de las reacciones directa e inversa) al proveer de una trayectoria alternativa con una menor energia de activacion . Por ejemplo, el platino cataliza la combustion del hidrogeno con el oxigeno a temperatura ambiente. La catalisis es homogenea si el catalizador esta en una fase similar a los reactivos y heterogenea si esta en una fase diferente.
• Isotopos : El efecto isotopico cinetico consiste en una velocidad de reaccion diferente para la misma molecula si tiene isotopos diferentes, generalmente isotopos de hidrogeno , debido a la diferencia de masa entre el hidrogeno y el deuterio , ya que el atomo mas pesado conlleva generalmente a menor frecuencia vibracional de estos, por lo que es requerida mayor cantidad de energia para hacer frente a la mayor energia de activacion para romper el enlace.
• Superficie de contacto: En las reacciones en superficies , que se dan por ejemplo durante catalisis heterogenea , la velocidad de reaccion aumenta cuando el area de la superficie de contacto aumenta. Esto es debido al hecho de que mas particulas del solido estan expuestas y pueden ser alcanzadas por moleculas reactantes.
• Mezclado : El mezclado puede tener un efecto fuerte en la velocidad de reaccion para las reacciones en fase homogenea y heterogenea.

Rendimiento quimico [ editar ]

La cantidad de producto que se suele obtener de una reaccion quimica, es menor que la cantidad teorica. Esto depende de varios factores, como la pureza del reactivo y las reacciones secundarias que puedan tener lugar (es posible que no todos los productos reaccionen), cabe mencionar que la recuperacion del 100 % de la muestra es practicamente imposible.

El rendimiento de una reaccion se calcula mediante la siguiente formula:

${\displaystyle \mathrm {rendimiento(\%)={\frac {\;cantidad\;real\;de\;producto}{\;cantidad\;ideal\;de\;producto}}\cdot 100} }$

Cuando uno de los reactivos este en exceso, el rendimiento debera calcularse respecto al reactivo limitante . Y el rendimiento depende del calor que expone la reaccion.

Grado de avance de la reaccion y afinidad [ editar ]

Una reaccion se puede representar mediante la siguiente expresion matematica:

${\displaystyle \sum _{i=1}^{N}{\nu _{i}[C_{i}]}=0}$

donde ${\displaystyle \nu _{i}}$ son los coeficientes estequiometricos de la reaccion, que pueden ser positivos (productos) o negativos (reactivos). La ecuacion presenta dos formas posibles de estar quimicamente en la naturaleza (como suma de productos o como suma de reactivos).

Si ${\displaystyle \mathrm {d} m_{i}}$ es la masa del producto que aparece, o del reactivo que desaparece, resulta que:

${\displaystyle \left\{{\frac {1}{M_{i}}}{\frac {dm_{i}}{\nu _{i}}}\right\}_{i=1}^{N}=\mathrm {d} \xi ,}$

constante ${\displaystyle \forall i}$. ${\displaystyle M_{i}}$ seria la masa molecular del compuesto correspondiente y ${\displaystyle \xi }$ se denomina grado de avance . Este concepto es importante pues es el unico grado de libertad en la reaccion.

Cuando existe un equilibrio en la reaccion, la energia libre de Gibbs es un minimo, por lo que:

${\displaystyle \delta G=\sum _{k}{\mu _{k}\nu _{k}}\mathrm {d} \xi =-{\mathcal {A}}\mathrm {d} \xi =0,}$

permite entender que la afinidad quimica es nula.

Vease tambien [ editar ]

• Cinetica quimica
• Ensayo quimico
• Equilibrio quimico
• Estequiometria
• Leyes estequiometricas
• Propiedades quimicas
• Termoquimica
• Ecuacion quimica

Referencias [ editar ]

Enlaces externos [ editar ]

• Wikimedia Commons alberga una categoria multimedia sobre Reaccion quimica .
• Ejemplos de reacciones quimicas