Una ecuación química es una representación de un proceso químico en forma de símbolos para las sustancias involucradas en la reacción. Es una forma de representar una reacción química con símbolos y fórmulas para los componentes.
La ecuación química puede ser más informativa de las siguientes tres maneras.
- Caracterizando los estados físicos de los reactivos y productos. Los sólidos se representan con la letra ‘s’, los líquidos con la letra ‘l’ y los gases con la letra ‘g’. El símbolo de las soluciones acuosas es (aq).
- Mostrando las variaciones de temperatura que se producen durante el proceso. Por ejemplo, un proceso exotérmico es aquel en el que se libera calor. Una reacción de absorción de calor se conoce como reacción endotérmica.
- Describiendo las circunstancias en las que tiene lugar la reacción. El símbolo o fórmula del catalizador se coloca encima o debajo del signo de la flecha si la reacción se lleva a cabo en presencia de un catalizador.
Hay varias condiciones, como el calor, la presencia de un catalizador, las condiciones de temperatura y presión bajo las cuales se lleva a cabo una reacción. Estas condiciones se discuten más adelante.
Reacción química en presencia de calor
El calor de reacción es la cantidad de calor que se debe agregar o quitar durante una reacción química para mantener todos los componentes presentes a la misma temperatura. El calor de reacción medido también representa el cambio en la cantidad termodinámica conocida como entalpía o contenido de calor , que es la diferencia entre la entalpía de las sustancias presentes al final de la reacción y la entalpía de las sustancias presentes al comienzo de la misma. reacción si la presión en el recipiente que contiene el sistema de reacción se mantiene constante.
Como resultado, el calor de reacción medido bajo presión constante también se conoce como entalpía de reacción, indicada por el símbolo ΔH. Se dice que la reacción es endotérmica si el calor producido por ella es positivo. La reacción se considera exotérmica si el calor de reacción es negativo. Si se requiere calor para que ocurra una reacción, el símbolo de calor delta (Δ) se coloca sobre la flecha de la ecuación.
Cuando el nitrógeno y el oxígeno se calientan a una temperatura extremadamente alta, se combinan para generar monrust de nitrógeno, como se muestra en la siguiente reacción.
N 2 + O 2 + Calor → 2NO
(Nitrógeno) (Oxígeno) (Monrust de Nitrógeno)
Reacción química en presencia de un catalizador
Cualquier material que aumenta la velocidad de un proceso sin consumirse se denomina catalizador . Las enzimas , que son catalizadores naturales, catalizan varias reacciones metabólicas importantes.
Los metales y sus rusts, sulfuros y haluros, así como los elementos semimetálicos boro, aluminio y silicio, constituyen la mayoría de los catalizadores sólidos. Los catalizadores sólidos suelen estar dispersos en otras sustancias conocidas como soportes de catalizadores; Los catalizadores gaseosos y líquidos se utilizan comúnmente en su forma pura o en combinación con vehículos o disolventes adecuados.
La acción catalítica , en general, es una reacción química entre un catalizador y un reactivo que produce productos químicos intermedios que pueden reaccionar más fácilmente entre sí o con otro reactivo para producir el producto final deseado. El catalizador se regenera durante la reacción entre los productos químicos intermedios y los reactivos. Los modos de reacción entre los catalizadores y los reactivos varían mucho y con frecuencia son complejos en los catalizadores sólidos.
Las reacciones ácido-base, los procesos de oxidación-reducción, la creación de complejos de coordinación y la formación de radicales libres son ejemplos de estas reacciones. Las propiedades superficiales y las estructuras eléctricas o cristalinas tienen un gran impacto en el mecanismo de reacción de los catalizadores sólidos. Los catalizadores polifuncionales son catalizadores sólidos que pueden interactuar con los reactivos en más de una forma; Los catalizadores bifuncionales se emplean ampliamente en la industria del petróleo para reacciones de reformado. Muchos procesos químicos industriales se basan en reacciones catalizadas. La producción de catalizadores es un proceso industrial en rápida expansión en sí mismo.
El símbolo o fórmula del catalizador se escribe encima o debajo del signo de la flecha en la ecuación si la reacción ocurre en presencia de un catalizador. El siguiente ejemplo ayudará a aclarar esto.
El clorato de potasio (KClO 3 ) se descompone en cloruro de potasio y gas oxígeno cuando se calienta en presencia de un catalizador de dirust de manganeso. El siguiente es un ejemplo de cómo se podría expresar esto:
2KClO 3 + Calor → 2KCl + 3O 2 (en presencia de MnO 2 )
(Clorato de potasio) (Cloruro de potasio) (Oxígeno)El catalizador es MnO 2 , y el delta (Δ) representa el calor. Como resultado, la ecuación anterior representa las condiciones bajo las cuales ocurre la reacción.
Reacción química en presencia de temperatura y presión
- Efectos de la temperatura: la teoría cinético-molecular se puede utilizar para describir la influencia de la temperatura y la presión en un líquido. El comportamiento molecular de un líquido a baja temperatura cerca de su punto de congelación ya una temperatura más alta cerca de su punto de ebullición varía. Considere cómo la temperatura afecta la movilidad de los átomos o moléculas en un líquido. Las partículas en un sólido, líquido o gas se mueven más rápido a medida que aumenta la temperatura. Las partículas se ralentizan a medida que baja la temperatura.
- Cuando un líquido se enfría lo suficiente, se solidifica.
- Cuando un líquido se calienta lo suficiente, se convierte en gas.
- Efectos de la presión: el volumen de un líquido no se ve afectado por los cambios de presión. Dado que cualquier aumento en la presión solo puede reducir ligeramente la distancia entre las moléculas estrechamente empaquetadas, los líquidos son generalmente incompresibles.
- Cuando la presión sobre un líquido se eleva lo suficiente, el líquido se solidifica.
- Cuando la presión sobre un líquido se reduce lo suficiente, el líquido se transforma en gas.
Las condiciones de temperatura y presión bajo las cuales ocurre la reacción también se pueden expresar en una ecuación colocando sus valores arriba o abajo del signo de la flecha. El siguiente ejemplo lo demostrará.
El monrust de carbono y el hidrógeno se utilizan para producir metanol o alcohol metílico. La mezcla de monrust de carbono y gas hidrógeno se comprime a 300 atmósferas de presión y luego pasa sobre un catalizador compuesto por una mezcla de rust de zinc y rust de cromo calentado a 300 0 C. La reacción requiere una presión de 300 atmósferas (escrita como 300 atm), una temperatura de 300 0 C, y un catalizador compuesto por rust de zinc y rust de cromo (ZnO+CrO 3 ). Ahora podemos escribir una ecuación química para la reacción de generación de metanol, junto con las condiciones, como sigue.
CO + 2H 2 → CH 3 OH (a 300 atm, 300 0 C, en presencia de ZnO+CrO 3 )
(Monrust de Carbono) (Hidrógeno) (Metanol)
El estado de la materia de una sustancia es una propiedad extrínseca, lo que significa que puede verse influenciado por su entorno. El estado de la materia está influenciado por dos factores físicos que son, la temperatura y la presión. Se pueden medir la temperatura y la presión, así como los cambios de estado.
Cuando se aplica energía térmica a una sustancia, la temperatura aumenta, cambiando el estado de la sustancia de sólido a líquido (fusión), de líquido a gas (vaporización) o de sólido a gas (sublimación). Cuando se pierde energía de una sustancia, la temperatura desciende, lo que hace que cambie de líquido a sólido (congelación), de gas a sólido (deposición) o de gas a líquido (condensación). Cuando la presión aplicada a una sustancia aumenta, la sustancia puede condensarse. Puede vaporizarse si se reduce la presión.
¿Cuáles son las condiciones para la reacción de la fotosíntesis?
La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas verdes producen alimentos. Durante la fotosíntesis, el dirust de carbono reacciona con el agua en presencia de la ‘luz solar’ y el pigmento verde ‘clorofila’, que se encuentra en las hojas, produce alimentos como la glucosa y libera gas oxígeno. Se requiere la existencia de luz solar y clorofila para que ocurra la reacción de fotosíntesis. Como resultado, podemos escribir la siguiente ecuación química para la fotosíntesis, completa con condiciones.
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 (en presencia de luz solar y clorofila)
(Dirust de carbono) (Agua) (Glucosa) (Oxígeno)
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Cómo afecta el cambio de temperatura a las partículas de materia?
Responder:
Las partículas en un sólido, líquido o gas se mueven más rápido a medida que aumenta la temperatura, y cuando la temperatura desciende, las partículas se ralentizan.
Pregunta 2: Dé un ejemplo de una reacción química que tenga un cambio de temperatura.
Responder:
Se obtiene un cambio de temperatura cuando se agrega cal viva al agua para formar cal apagada ya que reacciona vigorosamente y produce calor.
Pregunta 3: ¿La fusión de la cera de una vela al calentarla es una reacción química o no?
Responder:
No, la fusión de la cera de una vela al calentarla no es una reacción química porque, al calentarla, la cera cambia de estado físico, pero no cambia sus propiedades.
Pregunta 4: ¿Cómo cambia la presión el estado de un líquido?
Responder:
Cuando la presión sobre un líquido se eleva mucho, el líquido se solidifica, y cuando se reduce la presión sobre un líquido, el líquido se transforma en gas.
Pregunta 5: ¿Cómo se llama una solución hecha en agua y cómo se indica?
Responder:
Una solución hecha en agua se llama solución acuosa y se indica por aq.