Reacciones Químicas: Un Estudio Completo para Estudiantes de Química, Esquemas y mapas conceptuales de Química

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Reacciones Químicas

Instituto Tecnológico de Morelia

“José María Morelos Y Pavón”

Rubio Alejo Carlos Iván 22121072

Química

Jesús Ismael Aguilar Ramírez

Las reacciones químicas están presentes en nuestro día a día y muy probablemente no nos demos cuenta de esto, tienen bastante importancia en diversas áreas, tanto industriales como en la naturaleza, con ellas podemos elaborar diferentes compuestos los cuales se requieren para una función en especifica, como lo puede ser la generación de la electricidad. Todo esto es posible por el uso de los diferentes tipos de reacciones químicas y nuevas tecnologías, las cuales se complementan entre sí.

Reacciones Químicas

Se da cuando se rompe o se forman enlaces químicos entre los átomos, las sustancias involucradas en una reacción química se conocen como reactivos y las sustancias que se obtienen por su reacción se conocen como productos, generalmente las reacciones se denotan así: 2 H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 Teniendo como reactivos dos moléculas de peróxido de hidrógeno, en esta reacción de ejemplo se descomponen los reactivos dando como productos dos moléculas de agua y una de oxígeno. Para indicar el sentido de la reacción química se utiliza una flecha (→), generalmente las reacciones se producen en una sola dirección, a este tipo de reacción se conoce como irreversible, sin embargo, existen reacciones en ambos sentidos, las cuales se les conoce como reacciones reversibles.

Tipos de Reacciones Químicas

Combinación o síntesis Son la mezcla de dos o más reactivos que forman un solo producto, generalmente se libera calor, a lo que se le conoce como reacción exotérmica, también se les conoce como reacciones de síntesis o de adición. Son de la forma: A + B → AB

cuando el ácido reacciona totalmente con la base, produciendo sal y agua, generalmente son exotérmicas, como formula o forma general se tiene que: Ácido + base → sal + agua Óxido-Reducción Es la reacción que se obtiene mediante la transferencia de electrones entre compuestos, dependiendo de si se ganan o se pierden electrones se denomina que un elemento se oxida o se reduce.

• Oxidación: Proceso por el cual se pierden electrones.
• Reducción: Proceso por el cual se ganan electrones.

Aplicaciones

Las reacciones químicas afectan las capas de la tierra. Como resultado, los cambios químicos alteran el uso de productos químicos que causan daño a las poblaciones humanas y animales. Las centrales térmicas son grandes contaminantes porque liberan diariamente grandes cantidades de smog contaminante de nuestro medio ambiente y metabolismo. Algunas aplicaciones son las siguientes:

• Electricidad por medios químicos: El funcionamiento de las pilas son resultado de reacciones químicas de oxido-reducción.
• Elaboración de jabones: Se obtienen de una reacción entre grasas o aceites vegetales con hidróxido de sodio (NaOH). Este proceso se puede denominar como saponificación.
• Elaboración de polímeros sintéticos: Están presentes en objetos como vasos, botellas, tuberías, telas, juguetes, utensilios de cocina, artefactos eléctricos, etc. Estos polímeros se forman a partir de la unión de las moléculas pequeñas llamadas Monómeros.

Estequiometría

También llamados cálculos estequiométricos, son aquellos que se realizan sobre las relaciones de masa de los elementos o compuestos que intervienen en una reacción química. Estos cálculos están diseñados para resolver interrogantes de una reacción química, se puede obtener la masa, la composición porcentual y la fórmula empírica del compuesto. Otra variable que permiten conocer en una reacción química es el reactivo limitante y reactivo sobrante. Estos cálculos son de importancia ya que nos permiten optimizar procesos industriales con el fin de tener el menor desperdicio posible.

Reacción oxido-reducción en electroquímica

Bien sabemos que las reacciones redox transfieren electrones, en combinación de un agente reductor y un agente oxidante, liberando energía que se puede transformar en electricidad. Prácticamente todos los aparatos que funcionan con baterías utilizan este proceso. Para lograr esto son necesarias celdas electroquímicas, las cuales están compuestas por un ánodo y un cátodo en dos soluciones separadas que a su ves están unidas por un puente salino y un hilo conductor.

Fuerza electromotriz (fem) en una celda electroquímica

Las celdas electroquímicas son dispositivos en los cuales transcurren reacciones químicas donde la energía liberada es transformada en energía eléctrica, y la fuerza electromotriz es la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Principalmente existen dos tipos de celdas:

• Celda primaria: Transforman la energía química en energía eléctrica de manera irreversible, una vez agotados los reactivos la energía no puede ser fácilmente restaurada
• Celda secundaria: Pueden ser recargadas, pueden revertir las reacciones químicas por medio del suministro de energía eléctrica a la celda.

Para un buen proceso de electrodeposición es importante la limpieza de las piezas, las sustancias a eliminar son:

• Óxidos y productos de corrosión
• Sustancias orgánicas (grasas y aceites)
• Astillas metálicas

Aplicaciones de la electroquímica en la electrónica

La electroquímica es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la corriente o el voltaje. El material por el que fluyen los electrones se les conoce como conductor y estos se clasifican en dos tipos:

• Conductores electrolíticos
• Conductores electrónicos o metálicos Como aplicación directa de la electroquímica en la electrónica se tienen las baterías, estas no han perdido vigencia ya que siguen mejorándose constantemente porque en un futuro se tiene la implementación de sistemas híbridos en los autos, teniendo un motor de combustión interna y un motor eléctrico. Otra aplicación es el análisis químico usando sensores electroquímicos para mediciones como diferencias de voltaje o corrientes eléctricas. Con la contaminación ambiental de los últimos años se buscan planes sustentables para la producción y consumo de energía, lo cual se puede lograr con la implementación de los avances en la electroquímica.

Nanoquímica

Es la disciplina que estudia las características únicas de los conjuntos de átomos o de moléculas a un nivel donde se consideran las interacciones individuales y donde los efectos cuánticos pueden ser significativos. El objeto principal de esta área es la síntesis y manipulación química de nano-objetos que puedan ser aplicados en la construcción de nuevas nano-estructuras siendo de principal interés las moléculas

denominadas Catenanos y Rotaxanos. Los Catenanos son estructuras formadas por la interconexión de dos o más macrociclos para formar una especie de cadena, con cada macro ciclos tomando el papel de un eslabón. Los Rotaxanos son estructuras con una molécula en forma de mancuerna rodeada en el centro por un macrociclo. Los primeros fueron sintetizados en la década de 1960, la síntesis de este tipo de estructuras era muy difícil ya que se utilizaban únicamente fuerzas intermoleculares y la interacción entre ácidos y bases para dirigir la reacción. La idea para el uso de estas estructuras es la de producir motores moleculares basándose en el mecanismo de la contracción muscular. Para concluir, las reacciones químicas están presentes en nuestro alrededor y estas pueden modificar nuestro entorno para volverlo un poco mejor, esto con ayuda de las nuevas tecnologías y con un enfoque especifico. Las reacciones químicas tienen bastantes aplicaciones, pero considero de las importantes la generación de energía la cual se puede considerar como limpia, a mi parecer, esto es viable ya que con el uso de los cálculos estequiométricos podemos minimizar los recursos necesarios para su funcionamiento para tener una mayor eficiencia.