MONOGRAFIA-REACCIONES-1

“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL CENTRO

IN"ENIER-A METALUR"ICA ' DE MATERIALES TEMA: Monografía DOCENTE: Ing. Luis Anonio PAC!ECO ACERO INTE"RANTES: An#on$ Ví%or ALVARE& ANTONIO SEMESTRE: III !UANCA'O()*1+

,IMM()*1+ 1


DEDICATORIA

Quiero dedicarle este trabajo A Dios que me ha dado la vida y fortaleza para poder superar cualquier obstáculo que se presente en esta vida. A mis padres, como agradecimiento a su esfuerzo, amor y apoyo incondicional, durante nuestra formación tanto personal como profesional. A nuestros docentes, por brindarnos su gua y sabidura en el desarrollo de este trabajo.

,IMM()*1+ )


INDICE DEDICATORIA...................................................................................................... ) INDICE.................................................................................................................  INTRODUCCI/N...................................................................................................0 O2ETIVOS........................................................................................................... + CAPITULO 1........................................................................................................3 ,UNDAMENTO TEORICO:.................................................................................. 3 REACCI/N 4U-MICA...................................................................................... 3 !.

DE,INICION.......................................................................................... 3

".

ECUACI/N 4U-MICA.............................................................................5 SIMOLO"IA DE UNA ECUACION 4UIMICA........................................6

•

PROCESOS DE UNA REACCI/N 4U-MICA.............................................7

#. a.

!OMO"8NEA..................................................................................1*

b.

!ETERO"8NEA...............................................................................1* SISTEMAS DE UNA REACCI/N............................................................11

$. a.

SISTEMA AIERTO...........................................................................11

b.

SISTEMA CERRADO.........................................................................1)

c.

SISTEMA AISALADO........................................................................ 1)

%. TIPOS DE REACCI/NES 4U-MICAS.....................................................1)

D9 a%u9ro a; %o<=ora
&. a.

Ai%i>n? sín9sis? %o<@ina%i>n $ %o<=osi%i>n.............................1

b.

D9s%o<=osi%i>n o an;isis..........................................................1

c.

D9s=;aBan..........................................1

d.

Do@;9 9s=;aBan o <99sis........10 Por 9; grao 9 r99rsi@i;ia.........................................................10

&&. a.

R99rsi@;9s.................................................................................. 1+

b.

Irr99rsi@;9s................................................................................1+

&&&.

Por ;a aria%i>n 9 9n9rgía..........................................................13

a.

R9a%%i>n 9or
&'. a.

R9a%%ion9s 9norn 9; nF<9ro 9 oia%i>n....................................16 R9a%%ion9s r9o........................................................................16

,IMM()*1+ 

“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU” '. R9a%%ion9s %aa;íi%as.................................................................... )*

CONCLUSIONES................................................................................................. )) ILIO"RA,IA.................................................................................................... )

INTRODUCCIÓN (ablamos de reacción qumica cuando las mol)culas de los reactivos rompen

alguno de sus enlaces para formar otros nuevos, lo que conlleva la aparición de nuevas sustancias. *lamamos ecuación qumica a la e+presión en la que aparecen como sumandos las fórmulas de los reactantes sustancias que reaccionanseguidas de una flecha, y las fórmulas de los productos sustancias que se producen- tambi)n sumándose. Deben incluirse los estados de agregación de las sustancias, aunque si todas están en disolución o son gaseosas, se pueden obviar. ara que se produzca la reacción es necesario que las mol)culas de los reactantes choquen entre s, ya que es la /nica manera de que puedan intercambiar átomos para dar los productos. 0sta es una condición necesaria pero no suficiente ya que el choque debe darse con una mnima energa para que los enlaces de los reactivos se puedan romper, y con la orientación que les permita unirse para formar las mol)culas de los reactivos. 1i se dan todas las condiciones hablaremos de choque efectivo.

,IMM()*1+ 0


OBJETIVOS

• • • • •

2ntender qu) sucede en una reacción qumica. 1aber clasificar las reacciones. 1er capaz de realizar cálculos a partir de una ecuación qumica. 3 4omprender como afectan a la velocidad los factores que la modifican. 4onocer algunas reacciones de importancia tanto en relación a la industria como a la naturaleza.

,IMM()*1+ +


CAPITULO 1 FUNDAMENTO TEORICO:

REACCI/N 4U-MICA 1. DEFINICION:

5na reacción qumica, cambio qumico o fenómeno qumico, es todo proceso termodinámico en el cual una o más sustancias llamadas reactantes-, por efecto de un factor energ)tico, se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. *os reactantes pueden ser elementos o compuestos. 5n ejemplo de reacción qumica es la formación de ó+ido de hierro producida al reaccionar el o+geno del aire con el hierro de forma natural, o una cinta de magnesio al colocarla en una llama se convierte en ó+ido de magnesio, como un ejemplo de reacción inducida. A la representación simbólica de denomina ecuaciones qumicas.

las

reacciones

se

les

*os productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción qumica. 6o obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar seg/n cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción qumica. 2stas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el n/mero de cada tipo de átomo presente, la carga el)ctrica y la masa total. 1e llama fenómeno qumico a los sucesos observables y posibles de ser medidos en los cuales las sustancias intervinientes cambian

,IMM()*1+ 3


su composición qumica al combinarse entre s. A nivel subatómico las reacciones qumicas implican una interacción que se produce a nivel de los átomos de valencia llamados electrones de los átomos enlace qumico- de las sustancias intervinientes. 2n estos fenómenos, no se conserva la sustancia original, se transforma su materia, manifiesta energa, no se observa a simple vista y son irreversibles en su mayora. *a sustancia sufre modificaciones irreversibles, por ejemplo7 5n papel al ser quemado no se puede regresar a su estado original. *as cenizas resultantes fueron parte del papel original, y han sido alteradas qumicamente. 2. ECUACIÓN QUÍMICA:

5na ecuación qumica es la representación escrita, abreviada y simbólica de una reacción qumica. Además, nos proporciona un medio de mostrar un cambio qumico los reactivos y los productos, su composición atómica y la relación molecular donde intervienen. *a ecuación puede ser e+presada por medio de smbolos y fórmulas de las substancias participantes. 2jemplo7 " 8g 9 :" ;;;;;;;;< " 8g: : en algunas ocasiones utilizar cualquier letra del alfabeto A 9 = ;;;;;;;;< A= 4onvencionalmente a las substancias que se escriben a la izquierda de la flecha se llaman reactivos o reactantes y constituyen el primer miembro de la ecuación. *as substancias escritas a la derecha de la flecha forman el segundo miembro de la ecuación y son el producto de la reacción.

2>28*:7 ?2A4@&':1 ;;;;;;;;;;;< ?:D54@: (4l 9 6a:( ;;;;;;;;;;;;< 6a4l 9 (":

,IMM()*1+ 5


•

SIMOLO"IA DE UNA ECUACION 4UIMICA 7

,IMM()*1+ 6


3. PROCESOS DE UNA REACCIÓN QUÍMICA:

,IMM()*1+ 7


a. !OMO"8NEA7 2n el proceso homog)neo de una reacción todas las sustancias reaccionantes se encuentran en una sola fase7 gaseosa, liquida y sólida. or otra parte, si la reacción esta catalizada, el catalizador tambi)n ha de estar presente en la misma fase. Aunque la velocidad de reacción puede definirse de diversas formas, en los procesos homog)neos se emplea se emplea casi e+clusivamente la medida intensiva basada en la unidad de volumen de fluido reaccionante. *a mayor parte de este proceso se da en reacciones de estado gaseoso. Dado el siguiente ejemplo7

"6(# g-  6" g- 9 #(" gb. !ETERO"8NEA 7 *as reacciones en que interviene más de una fase se denominan heterog)neas y constituyen un n/mero importante de casos en la realidad. 2n estos sistemas deben considerarse otros aspectos adicionales a los estudiados en sistemas homog)neos7 en primer lugar la velocidad de reacción va a estar dada no sólo por lo que ocurre en el sitio mismo de reacción sino tambi)n por la transferencia de las distintas especies de una fase a otraB en segundo lugar al tener más de una fase podemos tener distintos comportamientos fluido dinámicos en cada una de ellas lo cual da lugar a distintos patrones de contacto. ara que pueda darse la reacción qumica los reactivos deben ponerse en contacto. 2sto implica en sistemas heterog)neos que la reacción puede darse o bien en una fase o bien en otra o bien en la interfaseB en cualquiera de estos casos e+istirá cierto movimiento de uno o más reactivos para alcanzar el sitio de reacción. 2stamos hablando entonces de transferencia de materia que se acopla con la reacción qumica. 2n general se distinguen en el proceso global distintos pasos7 transferencia de materia, reacción qumica, etc. ara obtener una e+presión global de la velocidad de reacción

,IMM()*1+ 1*


analizaremos cada uno de los pasos que intervienen en el proceso, cada uno de ellos con su correspondiente e+presión de velocidad, y los e+presaremos referidos a una base com/n7 unidad de superficie, unidad de masa, unidad de volumen, etc. Dado el siguiente ejemplo7

$s- 9 %:"g- 9 C(":l-  $(#:$l4. SISTEMAS DE UNA REACCIÓN:

a. SISTEMA

AIERTO7

puede

intercambiar

masa

y

energa,

generalmente en forma de calor, con sus alrededores.

b. SISTEMA CERRADO7 permite la transferencia de energa calor- pero no de masa.

,IMM()*1+ 11


c. SISTEMA AISALADO 7 2n este sistema se impide la transferencia de masa o energa.

5. TIPOS DE REACCIÓNES QUÍMICAS: &. D9 a%u9ro a; %o<=ora
2s un proceso elemental en el que dos sustancias qumicas reaccionan para generar un solo producto. 2lementos o compuestos sencillos que se unen para formar un

,IMM()*1+ 1)


compuesto más complejo. *a siguiente es la forma general que presenta este tipo de reacciones7 A9=  A= Donde A y = representan cualquier sustancia qumica. Algunas reacciones de sntesis se dan al combinar un ó+ido básico con agua, para formar un hidró+ido, o al combinar el ó+ido de un no metal con agua para producir un o+i;ácido. 2jemplos7 6a":s- 9 (": l-  "6a :(-ac1:# g- 9 (": l-  ("1:$ acb. Descomposición o análisis 7 2s un proceso que e+perimentan algunos compuestos qumicos en el que, de modo espontáneo o provocado por alg/n agente e+terno, a partir de una sustancia compuesta se originan dos o más sustancias de estructura qumica más simple. 2s el proceso opuesto a la sntesis qumica. *a ecuación qumica generalizada de una descomposición qumica es7 A=  A 9 =, o bien, ?eactivo  A 9 = 9... 5n ejemplo especfico es la electrólisis de agua que origina hidrógeno y o+geno, ambos en estado gaseoso7 " (": l-  " (" g- 9 :" gc. Desplazamiento simple o sustitución 7 2n general se presenta cuando un elemento qumico más activo o más reactivo desplaza a otro elemento menos reactivo que se encuentra formando parte de un compuestoB el elemento que ha sido desplazado queda en forma libre.

,IMM()*1+ 1


d. Doble desplazamiento, doble descomposición o metátesis 7 @ambi)n llamada de doble descomposición o metátesis, es una reacción entre dos compuestos que generalmente están cada uno en solución acuosa. 4onsiste en que dos elementos que se encuentran en compuestos diferentes intercambian posiciones,

formando

dos

nuevos

compuestos.

2stas reacciones qumicas no presentan cambios en el n/mero de o+idación o carga relativa de los elementos, por lo cual tambi)n se le denominan reacciones 6: 3 ?2D:.

&&.

Por 9; grao 9 r99rsi@i;ia7

a. Reversibles7 2ste tipo de reacción se representa con una doble flecha, donde la flecha indica el sentido de la reacciónB 0sta ecuación representa una reacción directa hacia la derecha- que ocurre simultáneamente con una reacción inversa hacia la izquierda-7

Donde a, b y c, d representan el n/mero de moles relativos de los reactivos A, = y de los productos 4, D respectivamente y se los llama coeficientes estequiom)tricos.

,IMM()*1+ 10


2l concepto de reacción reversible fue introducido por =erthollet en !EF#, despu)s de observar la formación de cristales de carbonato de sodio en la orilla de una salina.C

=erthollet reconoció esta reacción como la inversa de la conocida reacción

b. Irreversibles7 *a reacción ocurre hasta que se agota al menos uno de los reactivos, que se llama Greactivo limitanteH. uede simbolizarse con la siguiente ecuación qumica7

2sta sera la ecuación de dos substancias que reaccionan entre s para dar dos productos, a, b y c, d son los coeficientes estequiom)tricos, el n/mero de moles relativos de los reactivos A, = y de los productos 4, D respectivamente. *a flecha indica un /nico sentido para la reacción. *as reacciones de combustión son un ejemplo de reacciones irreversibles, en las que I puede tomar valores enormes.

&&&.

Por ;a aria%i>n 9 9n9rgía 7

a. R9a%%i>n 9or
,IMM()*1+ 1+


gen)ricas, el esquema general de una reacción e+ot)rmica se puede escribir de la siguiente manera7 A 9 =  4 9 D 9 calor J( K F 1on cambios e+ot)rmicos las transiciones de gas a lquido condensación- y de lquido a sólido solidificación-. 5n ejemplo de reacción e+ot)rmica es la combustión.

i. ?eacciones de combustión7 es una reacción qumica de o+idación, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de 2nerga en forma de calor y luz, manifestándose visualmente gracias al fuego, u otros. 2n toda combustión e+iste un elemento que arde combustible- y otro que produce la combustión comburente-, generalmente el o+geno en forma de :" gaseoso. *os e+plosivos tienen o+geno ligado qumicamente, por lo que no necesitan el o+geno del aire para realizar la combustión. •

4ombustión completa7 5tilizamos un e+ceso de comburente para asegurarnos que se o+idan todos los elementos combustibles. 2n los productos de la combustión va a aparecer un sobrante de comburente pero ning/n elemento combustible no o+idado completamente. "4"(" g- 9 %:" g-  $4:" g- 9 "(": g-

•

4ombustión incompleta 2s aquella combustión en la que no se o+idan completamente

,IMM()*1+ 13

todos

los

elementos


combustibles. 2n los productos de combustión aparece tpicamente 4: monó+ido de carbonoy carbono no quemado holln-. Leneralmente las combustiones reales son incompletas, manteni)ndose los valores de 4: lo más bajos posibles. "4"(" g- 9 #:" g-



$4: g- 9 "(": g-

b. Reacciones endotérmica 7 1e denomina reacción endot)rmica a qumica que absorbe energa.

cualquier reacción

1i hablamos de entalpa (-, una reacción endot)rmica es aquella que tiene un incremento de entalpa o J( positivo. 2s decir, la energa que poseen los productos es mayor a la de los reactivos. *as reacciones endot)rmicas y especialmente las relacionadas con el amonaco impulsaron una próspera industria de generación de hielo a principios del siglo &. Actualmente el fro industrial se genera con electricidad en máquinas frigorficas. 5n ejemplo de reacción endot)rmica es la producción del ozono :#-. 2sta reacción ocurre en las capas altas de la atmósfera, gracias a la radiación ultravioleta proporcionada por la energa del 1ol. @ambi)n se produce esta reacción en las tormentas, en las pro+imidades de las descargas el)ctricas.

#:" 9 262?LMA  ": #B J( < F

&'.

Por ;a aria%i>n 9; nF<9ro 9 oia%i>n 7

,IMM()*1+ 15


a. Reacciones redox 7 1on aquellos procesos los q se verifica una ganancia y perdida de electrones simultáneamente por lo que hay que hay cambios en los n/meros de o+idación. i. :+idación7 es el fenómeno qumico por el cual el n/mero de o+idación aumenta por ganancia de electrones. NnF  Nn9" 9 "e;

ii. ?educción7 es el fenómeno qumico por el cual el n/mero de o+idación disminuye por perdida de electrones. Oe9" 9 "e;  OeF

@ipos de reacciones redo+7 ?edo+ intermolecular7 1on las más comunes, se caracterizan porque el elemento que se o+ida y el elemento que se reduce se encuentran en sustancias qumicas diferentes, por lo tanto el agente o+idante y el agente reductor son sustancias tambi)n diferentes. •

,IMM()*1+ 16


•

•

?edo+ intramolecular7 2n este caso, el elemento que se o+ida y el elemento que se reduce se encuentran en el mismo compuesto, por lo tanto el agente o+idante y el agente reductor es la misma sustancia.

Disimutación, desproporción o autoredo+7 *lamada tambi)n de autorreducción ; o+idación, es aquella donde un mismo elemento se o+ida y se reduce. or lo tanto una misma sustancia qumica es o+idante y reductor.

b. ?eacciones no redo+7 1on aquellas donde ning/n elemento cambia su nuero de o+idación.

'.

R9a%%ion9s %aa;íi%as 7

,IMM()*1+ 17


2n muchos mecanismos de reacción e+iste una etapa elemental, con una velocidad menor que la del resto de etapas, que limita la velocidad global de la reacción. ara conseguir que la reacción transcurra a mayor velocidad una opción sera aumentar la temperatura, sin embargo, esto podra hacer disminuir la concentración en el equilibrio del producto que deseamos, o bien dar lugar a reacciones secundarias que consuman el producto deseado, o que generen impurezas. ara evitar todo esto suele ser /til el empleo de un catalizador.

,IMM()*1+ )*


CONCLUSIONES: •

•

•

*as reacciones qumicas son de suma importancia ya que son fenómenos que vemos a diario en nuestra vida y son la base de la realización de las funciones vitales y las demás actividades del hombre o cualquier otro ser vivo, como por ejemplo la respiración es una reacción qumica, ya que al organismo entra :" y sale 4:". Además todas las sustancias que usamos o usan los demás seres vivos fueron producto de reacciones qumicas. @ambi)n es que todo lo que hemos visto en qumica, aunque no hayamos puesto mucha atención a ello es primordial en estas reacciones, para poder realizar esto, se tuvo que tener en cuenta mucho de lo que vimos el aPo anterior en la clase de qumica, ya que cualquier concepto sencillo es algo muy importante en la elaboración de este trabajo. 4omo fue de esperar pudimos comprobar que toda la teora que sabamos y estudiamos, se cumple en la vida, ya que todas las reacciones seg/n su tipo se comportaron como dicen los libros y las personas que conocen el tema, lo cual nos ha permitido reconocer y diferenciar bien los tipos de reacciones qumicas.

,IMM()*1+ )1


BIBLIOGRAFIA #=s:[email protected];9.%o<.=9G@ooHs iJK,1s93AoC=gJPA7;=gJPA7Jr9a%%ion9s#o
,IMM()*1+ ))


,IMM()*1+ )

MONOGRAFIA-REACCIONES-1

Recommend Documents