2.8: Reacciones químicas

Una reacción química es un proceso mediante el cual los enlaces de los átomos de sustancias se reorganizan para generar nuevas sustancias. La materia no se puede crear ni destruir en una reacción química, por tanto, el mismo tipo y número de átomos que forman los reactivos todavía están presentes en los productos. Simplemente, la reordenación de los enlaces químicos produce nuevos compuestos.

Las reacciones químicas reordenan los átomos en nuevas sustancias

Una reacción química utiliza materiales de partida, los reactivos, y los transforma en diferentes sustancias, los productos. Las identidades de los elementos son las mismas en ambos lados de la ecuación, pero se organizan en sustancias diferentes después de que ocurra la reacción. En las reacciones químicas, los enlaces entre los átomos se rompen y se reforman, lo que significa que los electrones compartidos entre los átomos se reorganizan. Las reacciones pueden ser espontáneas o solo ocurrir en presencia de una fuente de energía, como calor o luz. Además, las macromoléculas pueden actuar como enzimas catalizadoras que aceleran enormemente las reacciones químicas en los sistemas biológicos. La mayoría de las reacciones biológicas tardarían demasiado en completarse sin enzimas.

Las reacciones químicas pueden ser permanentes o reversibles

Algunas reacciones se llevarán a cabo solo en dirección directa hasta que se agotan todos los reactivos, mientras que otras son reversibles y los productos pueden volver a convertirse en reactivos si las condiciones cambian. Ciertos tipos de reacciones químicas, como las reacciones de combustión o las reacciones de precipitación que forman un producto sólido a partir de dos sustancias disueltas, normalmente solo ocurren en una dirección. Un ejemplo de reacción irreversible es la combustión de combustible de hidrocarburos en presencia de oxígeno atmosférico, que produce calor y energía luminosa, dióxido de carbono y agua. Otras reacciones ocurren en cualquier dirección hasta que los reactivos y los productos están en equilibrio, es decir, en el punto en el que no hay cambio neto en la concentración de reactivos o productos.

La ley de conservación de la materia y ecuaciones químicas equilibradas.

En una reacción química, la materia no se puede crear ni destruir. Este principio se conoce como Ley de Conservación de la Materia. Sin embargo, los productos formados, a menudo, contienen proporciones de átomos diferentes a las de los reactivos. Una ecuación química equilibrada tiene en cuenta todos los átomos en ambos lados de la ecuación, sumando coeficientes a los productos y reactivos hasta que el número total de cada tipo de átomo sea igual en ambos lados de la ecuación. Un coeficiente se aplica a todos los átomos de un compuesto, de forma muy similar a como un coeficiente matemático se aplica a todas las variables contenidas en una oración entre paréntesis. Por ejemplo, la reacción que genera agua a partir de hidrógeno y oxígeno gaseoso es:

H₂ + O₂ → H₂O

En esta ecuación desequilibrada, hay dos átomos de hidrógeno en cada lado, pero hay un número desigual de átomos de oxígeno. Para equilibrar la ecuación, se suman coeficientes de modo que haya el mismo número de átomos de hidrógeno y oxígeno en ambos lados:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

En la ecuación balanceada, hay un total de cuatro átomos de hidrógeno y dos átomos de oxígeno a cada lado de la ecuación.

Células de energía de reacciones químicas

Dos procesos importantes que impulsan gran parte de la vida en la Tierra son la fotosíntesis, que convierte la luz solar en glucosa, un azúcar de seis carbonos, y la respiración celular, que convierte la glucosa en energía utilizable. Ambas reacciones esenciales son, en esencia, un par de reacciones químicas complementarias. Los organismos fotosintéticos utilizan la energía de la luz solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en azúcar y oxígeno molecular. Luego, todos los organismos aeróbicos utilizan la respiración celular para descomponer ese azúcar, —ya sea que lo hayan producido o consumido, en presencia de oxígeno para producir energía para sus necesidades básicas.

- [Narrador] Una reacción química es un proceso

en el que una molécula o compuesto cambian,

osease, los lazos químicos entre los átomos

en el material inicial, los reactivos,

se rompen y se forman nuevos enlaces

en los productos que son creados.

Algunas reacciones, como la combustión de

combustibles orgánicos,

son unidireccionales.

Son irreversibles y continuaran

hasta que los reactivos se agoten por completo

para formar dióxido de carbono y agua.

Estos productos estables no reaccionan entre si

para regenerar los reactivos.

En otras reacciones, como la formación del gas amoniaco,

son bidireccionales.

Son reversibles, las moléculas del producto reaccionan

entre ellas para regenerar los reactivos,

gas de nitrógeno e hidrógeno.

Estas reacciones se dan de manera simultanea

y logran equilibrio, cuando la concentración

de reactivos y productos se iguala.

Para todas las reacciones químicas, el numero de átomos

de cada elemento en moléculas reactivas se preserva,

balanceado con los productos que ellas generen.

Por ejemplo, una molécula de gas nitrógeno reacciona

con tres moléculas de gas hidrógeno para dar paso a

dos moléculas de amoniaco, incorporando así

los dos nitrógenos y seis hidrógenos en total.