Reacciones Químicas: Estequiometría, Tipos y Cálculos

Reacción química
Proceso por el cual unas sustancias químicas se transforman en otras con liberación o absorción de energía. Se denominan reactivos a las sustancias iniciales y productos a las finales.

Estequiometría de una reacción
Indicación, delante de la fórmula de cada sustancia, del número o proporción de moléculas (a escala microscópica) o de moles (a escala macroscópica) que debe participar para que, en el intercambio de átomos, no sobre ni falte ninguno.

Método matemático
Método de igualación de ecuaciones químicas que consiste en resolver un sistema de ecuaciones que plantean la igualdad de átomos a uno y otro lado de la ecuación.

Método de tanteo
Método de igualación de ecuaciones químicas. Se comienza probando coeficientes para los elementos que participan en menos sustancias y se acaba tanteando coeficientes para los elementos que participan en más compuestos.

Tipos de reacciones químicas

• De descomposición o análisis: AB → A + B
• De síntesis: A + B → AB
• De desplazamiento o sustitución: AB + C → AC + B
• De doble sustitución: AB + CD → AC + BD
• Reacción inversa: Productos → Reactivos
• Reacciones encadenadas:
  A + B → C + D
  D + E → F + G

Ácido
Sustancia que se disocia liberando iones H⁺: HA → H⁺ + A^-

Base
Sustancia que se disocia liberando iones OH^-: BOH → B⁺ + OH^-

Fortaleza y debilidad de ácidos y bases
Los ácidos y bases fuertes se disocian totalmente. Los débiles se disocian parcialmente.

Escala de pH
Medio ácido: 0 ≤ pH < 7 → [H⁺] > 10^-7 M
Medio neutro: pH = 7 → [H⁺] = 10^-7 M
Medio básico: 7 < pH ≤ 14 → [H⁺] < 10^-7 M

Reacción de neutralización
Reacción entre un ácido y una base para dar una sal y agua:
HA + BOH → BA + H₂O
ácido + base → sal + agua

Reacciones de combustión
En la combustión de cualquier sustancia orgánica siempre se obtiene dióxido de carbono y agua:
C_xH_y+ O₂ → x CO₂ + H₂O

Reacción exotérmica
Reacción química en la que se libera energía.

Reacción endotérmica
Reacción química en la que se absorbe energía.

Ecuación termoquímica
Una ecuación termoquímica incluye la ecuación química más la energía absorbida o desprendida por la reacción, el estado físico de reactivos y productos y las condiciones de presión y temperatura a las que se realiza la reacción. Condiciones estándares:
p = 1 atm; T = 25 °C.

Variación de energía interna, ΔU
Calor de reacción medido a volumen constante, q_V.

Variación de entalpía, ΔH
Calor de reacción medido a presión constante, q_p.

• La entalpía de los elementos químicos en condiciones estándares y en su forma más estable se considera cero.
• La entalpía de una reacción puede expresarse en función de las entalpías de formación de reactivos y productos o también según las entalpías de enlace:
  ΔH_reacción = ΔH_productos - ΔH_reactivos
  ΔH_reacción = ΔH_{enlaces rotos} - ΔH_{enlaces formados}

Cálculos estequiométricos
Los cálculos estequiométricos siempre se realizan en moles. Se usan factores de conversión.

Reactivo limitante
Reactivo que está en menor cantidad respecto a la que debería ser su proporción estequiométrica. Será el que se acaba en la reacción.

Reactivos en exceso
Todos los reactivos que superen la proporción estequiométrica.

Rendimiento
Cantidad obtenida de producto