Son millones la cantidad de reacciones químicas que tienen lugar en la naturaleza, y la realidad es que no nos damos cuenta. Cuando se mezclan una serie de compuestos, es muy probable que se hagan muchos cambios químicos.
Una reacción química es un cambio termodinámico en el que se entremezclen compuestos, conocidos como reactivos o reactantes, que se transforman, en otros compuestos llamados productos. Igualmente, para que una reacción química se lleve a cabo, es necesario que la estructura molecular y los enlaces de los reactivos cambien. La cantidad de átomos de los compuestos no variarán, pero la estructura sí.
No existe un límite de reactivos en una reacción, si están los compuestos necesarios, independientemente de la cantidad, la reacción química se dará.
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Para que una reacción química ocurra, además de los compuestos reactantes, es importante que estén en un medio adecuado, y para eso es necesario controlar ciertas propiedades, dependiendo del tipo de reacción o productos que se desean obtener. Dentro de esas condiciones están la presión, la temperatura, el estado físico, la energía y la concentración de los compuestos iniciales.
La presión y la temperatura son condiciones sumamente importantes necesarias para que se dé una reacción química, por eso se deben controlar, de manera que se pueda predecir, la velocidad de reacción y hasta los productos que se obtendrán. En ciertos casos, en una reacción, aun cuando los reactivos son los mismos, si se varía la presión y la temperatura se pueden obtener productos distintos. Un ejemplo palpable de esto, son las reacciones químicas generadas durante el craqueo catalítico fluidizado del petróleo, a distintas temperaturas, los productos obtenidos son distintos.
Otra propiedad, a tomar en cuenta es el estado físico de los reactivos. Hay ciertas reacciones que, dependiendo del estado físico de los reactivos, se darán o no, de hecho, es muy probable que los productos obtenidos no sean los deseados. En cuanto a la concentración, si es más baja de lo requerido, la reacción posiblemente tarde mucho más en darse, a diferencia de si la concentración es la indicada.
La energía, cuando se habla de reacciones químicas es un factor determinante. Hay reacciones que necesitan energía para que se lleven a cabo, éstas se conocen como reacciones endotérmicas, otras en cambio, liberan energía cuando se producen, conocidas como reacciones exotérmicas, por eso es importante saber el tipo de reacción que se tiene para así poder controlar lo que ocurre.
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Velocidad y rendimiento de una reacción
Cómo ya se mencionó anteriormente, para que una reacción se dé es importante tomar en cuenta ciertos factores. Ahora, existen otras condiciones que pueden manipularse, para que el rendimiento y velocidad de la reacción sea la esperada.
Uno de estos factores es la temperatura, dependiendo del tipo de reacción, aumentar o disminuir la temperatura, puede afectar la velocidad de reacción y la calidad y cantidad de los productos que se obtienen. La pureza de los reactivos también puede afectar positiva o negativamente la velocidad de reacción.
De igual forma, cuando se desea aumentar la velocidad de reacción pueden utilizarse catalizadores. Los catalizadores son compuestos capaces de acelerar una reacción química, y lo mejor de todo es que no son parte de los reactivos o los productos.
Tipos de reacciones
Son muchos los tipos de reacciones químicas que pueden darse, según lo que ocurre entre reactivos. A continuación, presentamos algunas:
Reacciones de precipitación
En química, un término muy utilizado es la solubilidad. La solubilidad es una propiedad química que da una idea de la facilidad que tiene un compuesto para mezclarse completamente en un líquido. Cuando se habla de reacciones químicas, al mezclarse y reaccionar dos compuestos, formando una sustancia sólida que no es soluble, llamada precipitado, se dice que la reacción es de precipitación.
Un ejemplo, es la reacción conocida como “lluvia de oro”. En esta reacción, se mezcla el nitrato de plomo y el yoduro de potasio, dando como resultado un precipitado con cristales dorados de yoduro de plomo:
Pb(NO3)2 + 2KI => PbI2 + 2KNO3
Reacciones ácido-base o de neutralización
Este tipo de reacciones se dan al poner a reaccionar un ácido y una base, formándose así una sal y agua.
Ácido + Base => Sal + Agua
Un ejemplo, bastante común de este tipo de reacciones, es el antiácido estomacal. El hidróxido de magnesio o la leche magnesia es uno de los tratamientos más utilizados en contra de la acidez, ya que este compuesto al reaccionar con el ácido clorhídrico estomacal forma la sal de cloruro de magnesio.
Reacciones de óxido-reducción
Las reacciones químicas de óxido-reducción o las conocidas comúnmente como reacciones redox, son aquellas que se dan al haber una transferencia de electrones entre los reactivos. Esto significa que ocurre un cambio en cuanto a la oxidación del compuesto.
Un ejemplo, es el proceso de corrosión de ciertos metales, como el hierro. En este caso, el oxígeno contenido en el aire, funciona como agente oxidante del hierro, provocando que el mismo cambie su color.
Reacciones de combinación
Una reacción de combinación o de síntesis es bastante elemental, ya que, se trata de un proceso en el que dos más elementos o moléculas reaccionan para formar un único producto. Por ejemplo, cuando se combinan un compuesto no metálico y el hidrógeno, allí se forma un hidrácido o un ácido simple.
La formación del ácido clorhídrico se hace por una reacción de combinación o síntesis entre el cloro y el hidrógeno:
Cl(g) + H2(g) => HCl(g)
Reacciones de descomposición
Éstas reacciones químicas consisten en el proceso de descomposición de un compuesto en sus elementos. Por ejemplo, la electrólisis es una reacción de descomposición en la que la molécula de agua se separa en hidrógeno y oxígeno.
H2O => H2 + 1/2 O2
Reacciones de desplazamiento o reemplazo
Este tipo de reacciones también son conocidas como reacción de sustitución simple, y se dan cuando un elemento es sustituido por otro dentro de un compuesto. Inicialmente, los elementos sustituidos siempre son puros, tales como el hidrógeno gaseoso o el níquel. Ejemplo:
Ni + 2HCl => NiCl2 + H2
Reacciones de doble desplazamiento
Este tipo de reacción química es muy parecida a la anterior, solo que en este caso dos compuestos intercambian sus parejas.
Una manera de comprobar si una reacción de desplazamiento se da es verificando la cantidad de iones y cationes que se intercambian.
Reacciones de combustión
Cuando un hidrocarburo o algún otro compuesto formado por carbono reacciona con el oxígeno, se forma como producto de la reacción dióxido de carbono, agua y calor. A estas reacciones se conocen como reacciones de combustión.
CH4 + 2O2 => CO2 + 2H2O
Un ejemplo de esto son las reacciones que se dan en el mundo petroquímico. Un ejemplo aún más común, es para producir fuego a partir del gas butano, que es el gas doméstico. Un producto importante que se genera en este tipo de reacciones es el calor.
Reacciones de dismutación
Las reacciones químicas de dismutación se conocen como el proceso donde el elemento es reducido y oxidado al mismo tiempo. Los reactivos generan productos con dos estados de oxidación. No son reacciones comunes. Sin embargo, un ejemplo bastante común, es el peróxido de hidrógeno.
Las reacciones químicas en la vida cotidiana
Aún sin darnos cuenta, nuestra vida está regida por las reacciones químicas. Bien sea, dentro de nuestro organismo o en nuestro entorno, necesitamos de procesos químicos para sobrevivir. Algunas de estas reacciones son:
Reacción del vinagre y el bicarbonato de sodio
Esta reacción ocurre cuando se pone en contacto el vinagre (conocido químicamente cómo ácido acético), el cual es un ácido, y el bicarbonato de sodio, que es una base. Los productos de esta reacción es agua y dióxido de carbono. Una variación de este proceso químico, es cuando se sustituye el vinagre por el limón (ácido cítrico).
Las burbujas que pueden observarse cuando ocurre este tipo de reacciones, demuestran la formación del dióxido de carbono.
CH3COOH + 2O2 => CO2+ 2H2O
Reacción de los antiácidos
Cómo ya mencionamos antes, el ácido clorhídrico es un ácido presente en el estómago y puede producir malestar o úlceras. Sin embargo, puede ser neutralizarlo, con diferentes compuestos llamados comúnmente «antiácidos» que en realidad son bases.
Reacciones enzimáticas
Este tipo de reacción química, es bastante común en el cuerpo humano, ya que en la mayoría de los procesos celulares se dan gracias a las enzimas. El mecanismo de acción de las enzimas, es muy sencillo, ellas actúan sobre moléculas llamadas sustratos, convirtiéndolas en productos.
En este caso, las enzimas son catalizadores que aceleran la velocidad de los procesos disminuyendo la energía de activación de la reacción. Eso sí, las enzimas son catalizadores bastante selectivos y participan en muchísimos procesos bioquímicos que se dan en nuestro cuerpo. Sin embargo, su actividad puede ser afectada por otras moléculas, por la temperatura o el pH del cuerpo.
Existen algunas enzimas utilizadas para la elaboración de medicamentos o fármacos como los antibióticos y algunas vacunas.
Tema relacionado donde se habla de las enzimas que se usamos en la vida cotidiana.
Reacciones Fotoredox
Las reacciones fotoredox se dan con la finalidad de aumentar la velocidad de una reacción a través de un fotocatalizador. El fotocatalizador es usado como antena con el fin de capturar los fotones liberados por el LED. El fotón liberado al ser atrapado entra en un estado de energía alta, entonces al chocar con otros compuestos es capaz de arrancar o donar electrones, dependiendo de si el catalizador está en estado oxidado o reducido.
Este tipo de reacciones son muy utilizadas en el mundo de la medicina.
Reacción de la batería de carros
Para que un carro pueda tener electricidad, es necesario que ocurran una serie de reacciones químicas que ocurren dentro de la batería. Básicamente, una batería para automóviles contiene en su interior placas de óxido de plomo y plomo, y ácido sulfúrico en estado líquido. En este caso particular, el plomo se oxida, reduciendo así el óxido de plomo quien es el oxidante.
Respiración
Cuando decimos que nuestra vida está regida por reacciones químicas, no es en sentido figurado. Literalmente nuestra respiración, se da por una reacción que tiene lugar en las células. Esta reacción es la oxidación, en donde se libera energía exotérmica de compuestos orgánicos, esta energía liberada es aprovechada por la célula para realizar varios procesos metabólicos importantes en nuestro cuerpo, uno de ellos y el más conocido es el de la glucosa.
C6H12O6 + 6O2 => 6 H2O + 6CO2 + 38 ATP
Reacción de Fermentación
Este es, igual que el anterior, otro proceso de oxidación. La diferencia es que en este no participa el oxígeno y que no se produce el H2O y el CO2. Los microorganismos que hacen posible que esta reacción se dé son las levaduras, bacterias y mohos.
Un ejemplo claro, de este proceso químico es la fabricación de las bebidas alcohólicas:
C6H12O6 => 2 C2H5OH + 2CO2
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Reacciones de oxidación:
Sobre todo, cuando tenemos metales en casa, es normal que, con el paso del tiempo, o gracias a la acción de ciertos agentes externos, como el agua, es posible notar como un revestimiento de óxido cubre este tipo de materiales. Un ejemplo claro, son los materiales fabricado con hierro o aluminio
En el caso del aluminio, éste se combina con el oxígeno formándose así los óxidos de aluminio, lo cual se evidencia por el color rojizo o negruzco que se ve en la superficie de ciertos objetos.
Al + 2O2+ H2O => Al2O3+ H2O
Descomposición orgánica:
Este tipo de reacciones químicas se dan cuando se la descompone comida orgánica o hasta los seres vivos. Este tipo de reacciones son muy parecidas a las anteriores, con la salvedad que se producen gracias a la oxidación por bacterias que degradan algunas moléculas bioquímicas.
Fotosíntesis
La fotosíntesis es una reacción que se da en las plantas, con la finalidad de crear materia orgánica a partir de sales minerales, agua y la luz del sol. En este proceso químico, la energía del sol se transforma en una energía que, posteriormente se usa para sintetizar la materia orgánica. Esta reacción tiene lugar en los cloroplastos.
Elaboración Medicinas y drogas
Son muchos los medicamentos, que logran ser fabricados, utilizando reacciones químicas. Por ejemplo, para la producción del ácido acetilsalicílico o la aspirina, es un fármaco que solo puede ser sintetizado a través de ciertas reacciones químicas orgánicas. Igualmente, cómo se mencionó anteriormente, también se pueden obtener algunos inhibidores enzimáticos, el ejemplo más común, los analgésicos.
Producción de productos de higiene y cosméticos
Cuando se elaboran productos, como el jabón, champú o detergentes, se hace con la finalidad de quitar grasas o suciedad de superficies, incluidas nuestro cuerpo. Para esto, se agregan compuestos que se forman gracias a reacciones, estos compuestos son conocidos como surfactantes, siendo los más utilizados e dodecilsulfato o el lauril éter sulfato de sodio o amonio.
En el caso de los desodorantes, su finalidad es la de eliminar el mal olor de las axilas, pies, y eliminar bacterias, para esto se agrega un compuesto químico llamado triclosan.
Ahora, al hablar de los cosméticos y maquillajes es otra cosa. En este caso, estos productos están formados por químicos y pigmentos que se pueden aplicar a la piel, gracias a que no son polares.
Si se presta atención en todo lo estudiado, es obvio que nuestra vida depende de las reacciones químicas, bien sea que se den de manera natural, como las que ocurren en nuestro cuerpo, o que se den por acción humana. Lo importante, es que aprendamos a entender todo lo que ocurre a nuestro alrededor, recordando que todo lo que hagamos puede afectar positiva o negativamente nuestro entorno.
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