Reacciones Químicas: Tipos, Balanceo, Leyes y Procesos

¿Qué es una reacción química? Es un proceso químico en el cual dos o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en otras sustancias llamadas productos, mediante un factor energético. Estas sustancias pueden ser elementos o compuestos.

Tipos de Reacciones Químicas

• Doble Desplazamiento: Se intercambian átomos o grupos atómicos para dar una sal. Ejemplo: AB + CD → AD + CB
• Neutralización: Reacción de un ácido con una base para formar agua y una sal. Ejemplo: ÁCIDO + BASE → SAL + H₂O
• Oxidación: Aumento y disminución de átomos, reacción de un metal y un ácido.
• Descomposición: Un compuesto se transforma, por acción del calor o la electricidad, en dos o más elementos. Ejemplo: C → A + B
• Combinación o Síntesis: Dos o más sustancias simples se combinan para dar un producto más complejo. Ejemplo: A + B → C
• Desplazamiento, Sustitución o Intercambio: Un elemento sustituye a otro dentro de un compuesto. Ejemplo: A + BC → AB + C

Aniones y Cationes Comunes

• Aniones: CO₃^2-, SO₄^2-, NO₃^-, PO₄^3-, Cl^-, Br^-, MnO₄^-
• Cationes: Na⁺, Li⁺, K⁺, Ag⁺, Cu⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Al³⁺, Ga³⁺, Co²⁺, Fe⁴⁺, Pb⁴⁺, Pd⁴⁺

Reacciones Exotérmicas

Una reacción exotérmica desprende energía en forma de luz o calor. Un ejemplo común es la combustión.

Balanceo de Ecuaciones Químicas

El balanceo es el proceso de igualar el número y la clase de átomos, iones o moléculas en ambos lados de una ecuación química.

Leyes de Conservación

Conservación de la Masa

La ley de conservación de la masa, elaborada independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1748 y descubierta por Antoine Lavoisier en 1785, establece que en una reacción química la masa no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Conservación de la Energía

La ley de conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. James Prescott Joule, 1847.

Principio de Le Chatelier

El principio de Le Chatelier, formulado en 1884 por Henri-Louis Le Chatelier, establece que si una reacción en equilibrio es perturbada desde el exterior, el sistema evoluciona en el sentido de contrarrestar los efectos de dicha perturbación.

Método Algebraico

El método algebraico es un método matemático de sustitución. En este método, el valor de una variable se expresa en términos de otra variable y luego se sustituye en una ecuación.

Procesos Químicos Importantes

Fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso en el cual la energía de la luz se convierte en energía química en forma de azúcares. En un proceso impulsado por la energía de la luz, se crean moléculas de glucosa (y otros azúcares) a partir de agua y dióxido de carbono, liberando oxígeno como subproducto. Ecuación general: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Combustión

La combustión consiste en una reacción de oxidación rápida entre un combustible y un oxidante, generalmente oxígeno. Ejemplo: C + O₂ → CO₂ (combustión completa) o CO (combustión incompleta).

Fermentación

La fermentación es un proceso catabólico que produce un compuesto orgánico como producto final.

• Alcohólica: Proceso biológico en el cual se lleva a cabo una fermentación sin presencia de oxígeno, mediado por microorganismos y azúcares.
• Láctica: Proceso metabólico realizado por ciertas bacterias y hongos, donde la glucosa se transforma en ácido láctico y dióxido de carbono.
• Acética: Proceso llevado a cabo por bacterias y otros organismos.

Metabolismo Celular

El metabolismo celular consiste en un conjunto de reacciones acopladas y simultáneas en las que se sintetizan y degradan compuestos necesarios para los organismos.

Características y Leyes de los Gases

Características de los Gases

• Compresión: Capacidad de reducir el volumen de una sustancia.
• Fluidez: Capacidad para pasar entre dos compartimentos.
• Difusión: Mezcla de un gas con otro.
• Resistencia: Oposición al movimiento de los cuerpos.

Leyes de los Gases

• Ley de Boyle (1662): Establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente (a temperatura constante). PV = constante.
• Ley de Charles (1785): Relaciona el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante. V/T = constante.
• Ley de Gay-Lussac (1800): Establece que la presión de un volumen fijo de un gas es directamente proporcional a su temperatura. P/T = constante.
• Ley de Combinación: Combina las leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay-Lussac (P, V, T).