Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.8: Reacciones químicas
TABLA DE
CONTENIDO

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Chemical Reactions
 
La voz en estos videos es generada por una computadora
TRANSCRIPCIÓN

2.8: Chemical Reactions

2.8: Reacciones químicas

Overview

A chemical reaction is a process by which the bonds in the atoms of substances are rearranged to generate new substances. Matter cannot be created or destroyed in a chemical reaction—the same type and number of atoms that make up the reactants are still present in the products. Merely the rearrangement of chemical bonds produces new compounds.

Chemical Reactions Rearrange Atoms into New Substances

A chemical reaction takes starting materials—the reactants—and changes them into different substances—the products. The identities of the elements are the same on both sides of the equation, but they are arranged in different substances after the reaction takes place. In chemical reactions, the bonds between the atoms are broken and reformed which means that the shared electrons among the atoms are rearranged. Reactions can be spontaneous, or they might only occur in the presence of an energy source—such as heat or light. Additionally, macromolecules can act as enzymes—catalysts that greatly speed up chemical reactions. Most biological reactions would take far too long to complete without enzymes.

Chemical Reactions Can be Permanent or Reversible

Some types of reactions will proceed irreversibly until all of the reactants are used up, while others are reversible, with the products able to be converted back into the reactants if conditions change. Certain types of chemical reactions, such as combustion reactions or precipitation reactions that form a solid product from two dissolved substances, typically only proceed in one direction. An example of an irreversible reaction is the combustion of hydrocarbon fuel in the presence of atmospheric oxygen, which produces heat and light energy, carbon dioxide gas, and water. Other reactions occur in either direction until the reactants and products are at equilibrium—the point at which there is no net change in reactants or products.

The Law of Conservation of Matter and Balanced Chemical Equations

In a chemical reaction, matter cannot be created or destroyed, a principle known as the Law of Conservation of Matter. However, the products that are formed often contain different ratios of atoms than the reactants. A balanced chemical equation accounts for all of the atoms on both sides of the equation by adding coefficients to the products and reactants until the total number of each type of atom is equal on both sides of the equation. A coefficient applies to all the atoms in a compound, much like a mathematical coefficient applies to all of the variables contained in a parenthetical statement. For example, the reaction that generates water from hydrogen and oxygen gases is:

H2 + O2 → H2O

In this unbalanced equation, there are two hydrogen atoms on each side, but there are unequal numbers of oxygen atoms. To balance the equation, coefficients are added so that there are equal numbers of hydrogen and oxygen atoms on both sides:

2H2 + O2 → 2H2O

In the balanced equation, there are a total of four hydrogen atoms and two oxygen atoms on each side of the equation.

Chemical Reactions Power Cells

Two important processes that power much of all life on Earth are photosynthesis, which converts sunlight into the six-carbon sugar glucose, and cellular respiration, which converts glucose into usable energy. Both these essential reactions are, at their core, a pair of complementary chemical reactions. Photosynthetic organisms use the energy from sunlight to convert carbon dioxide and water into sugar and molecular oxygen. Cellular respiration is then used by all aerobic organisms to break down that sugar—whether they made it or consumed it—in the presence of oxygen to produce energy for all of their basic needs.

Visión general

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

Reacciones químicas Reorganizar los átomos en nuevas sustancias

Una reacción química toma los materiales de partida (los reactivos) y los convierte en diferentes sustancias: los productos. Las identidades de los elementos son las mismas en ambos lados de la ecuación, pero están dispuestas en diferentes sustancias después de que la reacción tiene lugar. 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 pueden ocurrir en presencia de una fuente de energía, como calor o luz. Además, las macromoléculas pueden actuar como enzimas, catalizadores que aceleran en gran medida las reacciones químicas. La mayoría de las reacciones biológicas tardarían demasiado tiempo en completarse sin enzimas.

Las reacciones químicas pueden ser permanentes o reversibles

Algunos tipos de reacciones procederán irreversiblemente hasta que se se agotan todos los reactivos, mientras que otros son reversibles, con los productos capaces de ser convertidos de nuevo en los 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 sólo proceden en una dirección. Un ejemplo de una reacción irreversible es la combustión de combustible de hidrocarburos en presencia de oxígeno atmosférico, que produce calor y energía lumítica, gas de dióxido de carbono y agua. Otras reacciones ocurren en cualquier dirección hasta que los reactivos y los productos están en equilibrio, el punto en el que no hay cambios netos en los reactivos o productos.

Ley de Conservación de la Materia y Ecuaciones Químicas Equilibradas

En una reacción química, la materia no puede ser creada o destruida, un principio conocido como la Ley de Conservación de la Materia. Sin embargo, los productos que se forman a menudo contienen diferentes proporciones de átomos que los reactivos. Una ecuación química equilibrada explica todos los átomos en ambos lados de la ecuación añadiendo 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, al igual que un coeficiente matemático se aplica a todas las variables contenidas en una instrucción entre paréntesis. Por ejemplo, la reacción que genera agua a partir de hidrógeno y gases de oxígeno es:

H2 + O2 á 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 añaden coeficientes para que haya igual número de átomos de hidrógeno y oxígeno en ambos lados:

2H2 + O2 a 2H2O

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

Células de poder de reacciones químicas

Dos procesos importantes que alimentan gran parte, de toda la vida en la Tierra son la fotosíntesis, que convierte la luz solar en la glucosa de azúcar de seis carbonos, y la respiración celular, que convierte la glucosa en energía utilizable. Ambas reacciones esenciales son, en su 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. La respiración celular es entonces utilizada por todos los organismos aeróbicos para descomponer ese azúcar, ya sea que lo hayan hecho o consumido, en presencia de oxígeno para producir energía para todas sus necesidades básicas.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter