Fundamentos Esenciales de la Química: Reacciones, Leyes Ponderales y Cinética

Fundamentos de la Química: Reacciones, Leyes y Cinética

Conceptos Fundamentales de las Reacciones Químicas

Una reacción química es el proceso en el que, mediante una reorganización de enlaces y átomos, una o más sustancias iniciales llamadas reactivos se transforman en otras distintas denominadas productos.

Leyes Ponderales

Ley de Lavoisier (Conservación de la Masa): La masa total de un sistema permanece invariable, cualquiera que sea la transformación que tenga lugar en él.

Ley de Proust (Proporciones Definidas): Cuando dos o más elementos se combinan para formar el mismo compuesto, lo hacen siempre en proporciones de masas definidas y constantes.

Estequiometría y Gases

El volumen molar es el volumen que ocupa un mol de cualquier gas medido en condiciones normales de presión y temperatura (CNPT: 1 atm y 0 ºC).

La Ecuación de los Gases Ideales se expresa como $PV = nRT$. (Donde $R = 0.082 \frac{L \cdot atm}{mol \cdot K}$). Para pasar la temperatura a Kelvin se le suma 273.

Termoquímica: Intercambio de Energía

Una reacción en la que se desprende energía se llama exotérmica. Una reacción en la que se absorbe energía se denomina endotérmica. La cantidad de energía calorífica que se desprende o se absorbe en una reacción recibe el nombre de calor de reacción.

Cinética Química

La velocidad de reacción es la cantidad de sustancia formada o transformada en una unidad de tiempo.

Factores que Afectan la Velocidad de Reacción

1. Influencia de la Superficie de Contacto: Las reacciones son más rápidas cuanto más dividida se encuentre la superficie de los reactivos, es decir, cuanto mayor sea la superficie de contacto entre ellos.
2. Influencia de la Concentración: La velocidad de reacción se incrementa cuando aumenta la concentración de los reactivos.
3. Influencia de la Temperatura: La velocidad de reacción se incrementa al aumentar la temperatura porque aumenta el número de choques efectivos entre las moléculas de los reactivos.
4. Influencia de Catalizadores: Un catalizador es una sustancia diferente de los reactivos y los productos que tiene la propiedad de modificar la velocidad de una reacción química y que se recupera íntegramente tras la reacción.

Tipos Específicos de Reacciones

Una reacción de neutralización es aquella en la que un ácido reacciona con una base para formar sal y agua.

Reacciones Redox (Oxidación y Reducción)

Una reacción de oxidación es aquella en la que se produce un intercambio de electrones (pérdida de electrones). Una reacción de reducción es cualquier proceso en el que un compuesto pierde oxígeno (o gana electrones).

Regla Mnemotécnica para el Número de Oxidación: Cuando el número de oxidación menor pasa a mayor, la sustancia se está oxidando (actúa como agente reductor). Si el número de oxidación mayor pasa al menor, la sustancia se está reduciendo (actúa como agente oxidante).