Reacciones Químicas: Fundamentos y Tipos
Las reacciones químicas son procesos en los cuales dos o más sustancias (reactivos) se transforman en otras sustancias (productos) mediante un factor energético. Estas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo es la formación de óxido de hierro al reaccionar el oxígeno con el hierro.
La representación simbólica de las reacciones se llama ecuación química.
Tipos de Reacciones Químicas
- Reacción de Neutralización (Ácido-Base): Reacción entre un ácido y una base. Si participan un ácido y una base fuertes, se obtiene sal y agua. Si una de las especies es débil, se obtiene su respectiva especie conjugada y agua.
- Combustión: Reacción química que generalmente desprende una gran cantidad de calor y luz.
- Disolución: Mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más sustancias que no reaccionan entre sí, cuyos componentes varían en proporción dentro de ciertos límites. Un ejemplo común es la disolución de sal o azúcar en agua, o el oro en mercurio formando una amalgama.
- Reducción-Oxidación (Redox): Reacción química con transferencia electrónica entre los reactivos, cambiando sus estados de oxidación con respecto a los productos.
- Precipitación: Formación de un sólido (precipitado) en una disolución debido a difusión, reacción química o bioquímica. Ocurre cuando una sustancia insoluble se forma en la disolución o cuando esta se sobresatura con un compuesto.
Rapidez de las Reacciones Químicas
La rapidez de reacción se define como la cantidad de sustancia que reacciona por unidad de tiempo. La oxidación del hierro es una reacción lenta, mientras que la combustión del butano es muy rápida.
Factores que Afectan la Velocidad de Reacción
- Naturaleza de la Reacción: Algunas reacciones son inherentemente más rápidas que otras, influenciadas por el número de especies reaccionantes, su estado físico y la complejidad de la reacción.
- Concentración: La velocidad de reacción aumenta con la concentración, como describe la ley de velocidad y la teoría de colisiones.
- Presión: En reacciones gaseosas, la velocidad aumenta significativamente con la presión, equivalente a incrementar la concentración del gas.
- Orden de Reacción: Controla cómo la concentración (o presión) afecta la velocidad de reacción.
- Temperatura: Una temperatura más alta provee más energía al sistema, incrementando la velocidad de reacción al aumentar las colisiones entre partículas.
- Solvente: Las propiedades del solvente afectan la velocidad de reacción en soluciones. La fuerza iónica también influye.
- Catalizador: Un catalizador incrementa la velocidad de reacción (tanto directa como inversa) al proveer una trayectoria alternativa con menor energía de activación.
- Isótopos: El efecto isotópico cinético implica una velocidad de reacción diferente para la misma molécula con isótopos diferentes, especialmente isótopos de hidrógeno.
- Superficie de Contacto: En reacciones en superficies (como en catálisis heterogénea), la velocidad aumenta con el área de la superficie de contacto.