Reaccions Químiques: Energia, Tipus i Aplicacions (Redox)

La química i nosaltres

Les reaccions químiques es produeixen contínuament a la natura de forma espontània. La indústria química és inevitable per a nosaltres; gràcies a ella podem complir les nostres necessitats bàsiques. Tots els productes estan formats mitjançant processos químics.

L'energia de les reaccions químiques

Les reaccions químiques produeixen energia.

Energia química

És la quantitat d'energia determinada emmagatzemada a l'interior dels compostos químics. Aquesta energia pot ser alliberada i utilitzar-se amb diferents finalitats.

L'intercanvi d'energia en les reaccions

Hi ha dos tipus principals d'intercanvi d'energia:

• Reacció amb absorció d'energia (Endotèrmica): Es produeix quan l'energia química dels reactius és menor que la dels productes, i hi ha una absorció d'energia del medi que envolta els reactius.
• Reacció amb alliberament d'energia (Exotèrmica): Es produeix quan l'energia química dels reactius és major que la dels productes, i hi ha un despreniment d'energia cap al medi que envolta els reactius.

Reaccions exotèrmiques

Són aquelles que van acompanyades d'un alliberament de calor al medi.

Reaccions endotèrmiques

Són aquelles que van acompanyades d'una absorció de calor del medi.

La calor de reacció és la quantitat de calor absorbida o despresa durant una reacció química. Si la calor de reacció té valor positiu, es produeix una reacció endotèrmica; si té valor negatiu, es produeix una reacció exotèrmica.

Tipus de reaccions químiques

Les reaccions es poden classificar en quatre tipus diferents:

• Reaccions de síntesi: Són aquelles en què es forma una substància a partir de dos o més reactius més senzills. A + B → C
• Reaccions de descomposició: Són aquelles en què una substància es trenca per formar-ne d'altres més senzilles. Són contràries a les reaccions de síntesi. C → A + B
• Reaccions de desplaçament: Es produeixen entre un element i un compost. A + BC → AC + B
• Reaccions de doble desplaçament: Es donen entre dos compostos. AB + CD → AD + CB

Algunes reaccions importants

Reaccions de combustió de compostos del carboni

La combustió consisteix en la reacció entre un combustible i l'oxigen de l'aire. És una reacció exotèrmica. Exemple: Butà + Oxigen → Diòxid de carboni + Aigua + Energia

Reaccions de neutralització

Són aquelles en les quals intervenen àcids i bases. La reacció química entre un àcid i una base s'anomena reacció de neutralització. Àcid + Base → Sal + Aigua

Reaccions d'oxidació-reducció (Redox)

Tradicionalment, s'anomenava oxidació als processos en els quals es produeix una combinació d'un element amb l'oxigen.

Un procés d'oxidació és aquell en què una substància cedeix electrons (s'oxida) a una altra substància que els guanya (es redueix).

Un procés de reducció és aquell en què una substància capta electrons (es redueix) d'una altra substància que els perd (s'oxida).

El procés global s'anomena reacció d'oxidació-reducció.

Les reaccions redox són les que es produeixen mitjançant una transferència d'electrons d'un element o una substància a una altra. Són el fonament de l'electroquímica.

Aplicacions de les reaccions redox

Una de les aplicacions més comunes de les reaccions redox són les piles elèctriques. Un dels pols de la pila (elèctrode) conté la substància que cedeix els electrons (s'oxida) i l'altre elèctrode conté la substància que els capta (es redueix). Quan es connecten els dos elèctrodes a través d'un cable conductor, es produeix un corrent elèctric a causa de la circulació dels electrons d'un pol a l'altre.

El primer dispositiu capaç de produir energia elèctrica a partir d'una reacció química va ser inventat l'any 1800 per Alessandro Volta. En realitat, aquest dispositiu és una bateria, ja que és una associació en sèrie de diverses piles.

Una varietat de la pila inventada per Volta és la pila Daniell, de l'any 1836.

Tipus de piles

• Piles seques: Els elèctrodes es troben separats per una pasta humida que actua com a electròlit.
• Piles voltaiques o primàries: La pila s'esgota un cop consumits els reactius.
• Piles recarregables o secundàries: Es poden regenerar connectant-les al corrent elèctric durant un temps perquè tornin a funcionar.