Reacciones Químicas: Tipos, Entalpía y Factores que Afectan la Velocidad

1. Reacciones Químicas

1.1 Tipos de Reacciones Químicas

• De síntesis: A + B → AB
• De descomposición: AB → A + B
• De sustitución o desplazamiento: AB + C → CB + A
• Sustitución doble: AB + CD → CB + AD
• De precipitación: La partícula que se intercambia es un ion.
• De redox: La sustancia que toma electrones, el oxidante, experimenta reducción, y el que los cede, reductor, se oxida.
• Ácido-base: Los ácidos ceden protones y las bases los aceptan.
  • Reacción de neutralización: Ácido (H) + Base (OH) → Sal + Agua
• Combustión: Combustible + O₂ → CO₂ + Agua

1.2 Clasificación Energética de Reacciones Químicas

• Exotérmicas: Aquellas en las cuales se desprende calor desde el sistema hacia su entorno.
• Endotérmicas: Aquellas en las que el sistema absorbe calor de su entorno.

2. Entalpía y Termoquímica

2.1 Calor de Reacción (Entalpía)

Es la cantidad de calor intercambiado entre el sistema y su entorno cuando tiene lugar una reacción química en el seno del primero a temperatura constante.

2.1.1 Características de la Entalpía

• Magnitud extensiva: Su valor depende de la cantidad de materia que reaccione o que se forme.
• Función de estado: La variación de entalpía solo depende de los estados inicial y final y no del camino de la reacción.
• Medición relativa: Es imposible medir su valor absoluto. Lo que podemos medir es la variación que experimenta (incremento H).

2.2 Diagrama Entálpico

Es una representación gráfica que refleja, de forma esquemática, el cambio de entalpía de un proceso.

2.3 Ecuación Termoquímica

Es una ecuación química ajustada en la que se indican expresamente, a la derecha, las magnitudes termodinámicas, casi siempre entalpía. Si se invierte una ecuación termoquímica, se cambia el signo de entalpía.

2.4 Ley de Hess y su Aplicación

Cuando una reacción química puede expresarse como suma algebraica de otras, su entalpía de reacción es igual a la suma algebraica de las entalpías de las reacciones intermedias.

3. Factores que Influyen en la Velocidad de Reacción

1. Naturaleza de los reactivos: Las reacciones que no implican un reajuste de enlaces suelen ser muy rápidas, como ocurre en casi todas las reacciones entre iones. Las reacciones donde intervienen especies con enlace covalente, suelen ser lentas y necesitan ser activadas.
2. Concentración y estado físico de los reactivos: La reacción requiere choques, cuanto mayor sea la concentración, mayor será la probabilidad de que las partículas colisionen. La velocidad de una reacción aumenta con la concentración de las especies reaccionantes. Las reacciones entre gases son más rápidas, si en una reacción interviene un sólido, mayor será su superficie de contacto.
3. Efecto de la temperatura: La velocidad de las reacciones químicas aumenta con la temperatura. El notable aumento de la velocidad de reacción al elevar la temperatura, aumenta de forma significativa el porcentaje de moléculas con energía cinética superior al valor de la energía de activación.
4. Presencia de catalizadores e inhibidores: Un catalizador es una sustancia que incluso en cantidades muy pequeñas aumenta la velocidad de una reacción química sin consumirse en ella. El fenómeno se denomina catálisis. Se caracterizan por:
   • No son ni reactivo ni producto: se recuperan al final del proceso en el mismo estado.
   • No alteran las variables termodinámicas del proceso.
   • Reducen las energías de activación en la misma cuantía.
   • Son muy específicos.
   • Tienen un margen muy estrecho de actuación: pH y temperatura.
   Los inhibidores son sustancias que ralentizan la velocidad de reacción, pero su mecanismo de actuación es diferente al de los catalizadores.