Trabajo Integrador de Físico-Química
Colegio: Escuela de Educación
Secundaria N° 31
Profesora: Alejandra V. Segovia
Energía
Puede presentarse como energía potencial (energía almacenada) o como energía cinética (energía en acción), siendo estas dos formas interconvertibles, es decir, la energía potencial liberada se convierte en energía cinética, y ésta cuando se acumula se transforma en energía potencial. La energía no puede ser creada ni destruida, sólo transformada de una forma en otra (Primera Ley de la Termodinámica).
Según su origen puede ser:
- Energía química: es la contenida en los compuestos químicos y que,
a través de distintos procesos, susceptible de ser liberada.
- Energía nuclear: contenida en los núcleos
atómicos y liberada a través de los procesos de fisión y fusión nuclear.
Es también llamada energía atómica.
- Energía eléctrica: es la que se manifiesta
como resultado del flujo de electrones a lo largo de un conductor.
- Energía mecánica: es la producida por la
materia en movimiento.
- Energía
radiante: está contenida en los distintos tipos de radiación
electromagnética.
Estas formas son interconvertibles, y
son ejemplo de ello la conversión de:
- Energía nuclear en energía eléctrica, producida en las centrales
nucleares.
- Energía química en energía mecánica, producida
en motores de combustión.
- Energía eléctrica en energía radiante (luz y
calor), producida en las lámparas.
La Energía se
encuentra en constante transformación, pasando de unas formas a otras. La
energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles.
La ley de la conservación de la
energía, establece:
La energía no se puede crear ni destruir; se puede
transformar de una forma a otra, pero la cantidad total de energía nunca
cambia, se mantiene constante.
Los cuerpos poseen energía en formas muy diversas. Pues bien, la energía se encuentra en constante transformación. Todas las formas de energía son convertibles, pasando de unas a otras. En toda transformación parte de la energía se convierte en calor, que es una forma de energía de menor calidad, menos aprovechable, porque no se puede transformar en otras formas de energía fácilmente. Se dice entonces que el calor, que se genera en toda transformación como un residuo, es una forma degradada de energía.
Una fuente
de energía es todo aquel material o fenómeno de la naturaleza a partir del cual
se puede obtener energía útil para ser aprovechada. Las distintas fuentes de
energía se agrupan principalmente en dos tipos, dependiendo de su posibilidad
de regeneración:
I. I. Fuentes de energía renovables: Son las fuentes de energía que se regeneran a un ritmo igual o mayor al que se consumen.
II. Fuentes de energía no renovables: Se consumen a un ritmo más elevado al que se producen, y terminarán agotándose.
1)
¿Cómo
definirías a la Energía?
2)
¿Cómo
explicarías que son las transformaciones energéticas?
3)
Completa
el siguiente cuadro sobre transformaciones o transferencia de energía:
Energía consumida | Aparato o Dispositivo | Energía producida |
Energía eléctrica | Motor eléctrico | Energía cinética |
| Vela | Energía calórica y luminosa |
Energía eléctrica | Micrófono |
|
| Pila o batería |
|
Energía eléctrica |
| Energía sonora |
Energía potencial -de deformación | Coche a fricción |
|
| Generador o dinamo |
|
| Árbol |
|
Energía química | Fósforo |
|
| Auto | Energía cinética y calórica |
Teniendo en cuenta que en toda
transformación parte de la energía se convierte en calor, una forma de energía de
menor calidad, que se genera en toda transformación como un residuo, es una
forma degradada. Surge el Rendimiento durante las
transformaciones energéticas y haciendo uso de la fórmula planteada es posible
calcular el mismo en porcentajes:
Ejemplo: Una lámpara de bajo consumo, recibe 100J (J= Joule) de energía eléctrica de los cuales 60J se transforman en energía lumínica y 40J se transforman en calor. Para calcular su rendimiento:
4) Ahora
a resolver:
A- Se
le entregan 100J de energía eléctrica al motor de un lavarropas, el cual
produce 82J de energía cinética y 18J de energía calórica. Calcular el
rendimiento del lavarropas.
El motor de un coche consume 200J de energía química,
para producir 30J de energía cinética y 170J de energía calórica y sonora.
Calcular el rendimiento del motor del auto
Trabajo: El
trabajo es una de las formas de transferir la energía de un cuerpo a otro.
Consiste en aplicar una fuerza sobre un cuerpo para conseguir su movimiento. El
trabajo se define como:
Trabajo = Fuerza x Desplazamiento
El trabajo se mide en
Joules (J), la fuerza en Newton (N), el desplazamiento en metros (m).
Es decir: para que la energía se transfiera o libere en
forma de trabajo, es necesario ejercer una fuerza que produzca un cambio en
forma de desplazamiento. Fuerza y movimiento son los elementos fundamentales
del trabajo. Si no existe fuerza, desplazamiento, o ninguno de ellos, no puede
existir trabajo.
Calor: Otra de
las formas de transferir la energía entre los cuerpos es en forma de calor.
5)
¿Cuánto
trabajo desarrollas sobre una caja si, aplicando una fuerza de 15 Newton, la
caja se desplaza 0,5 metros?
6)
Sobre
una chapa metálica aplicas una fuerza de 10 N con un martillo, de forma que la
chapa recibe un trabajo de 2J. ¿Qué profundidad tendrá la abolladura que
generas en la chapa?
7)
Para
elevar una viga a la azotea de un edificio de 37,6 m. se emplea una grúa que
desarrolla una fuerza de 5000 N. ¿Qué cantidad de energía ha empleado la grúa
en forma de trabajo para elevar la viga?
Algunas de las formas de la energía más sencillas son las
siguientes:
Energía mecánica. (Em) Se trata de la energía que poseen los
cuerpos debido a su posición y/o a su movimiento. Tiene dos componentes:
·
Energía cinética (Ec): es la energía que posee
un cuerpo por el hecho de estar en movimiento. Depende de la masa (m) y la
velocidad (v) a la que se desplace el cuerpo:
Ec = 1/2 · m · v2
·
Energía potencial (Ep): Es la energía de un
cuerpo debido a su posición dentro de un campo de fuerzas determinado. En el
caso del campo gravitatorio terrestre, sería la energía de un cuerpo debido a
la altura h en la que se encuentre:
Ep = m · g · h g =
gravedad = 9,8 m/s
Se cumple que la energía mecánica es la suma de la energía
cinética más la energía potencial: Em =
Ec + Ep
8)
¿Cuál
será la energía cinética que tiene una piedra lanzada hacia arriba, justo
cuando llega al punto más alto de su recorrido?
Potencia: Es la magnitud física escalar que caracteriza o mide la
rapidez con que el cuerpo realiza trabajo o intercambia energía con otro
cuerpo. Para poder expresar esta magnitud de forma cuantitativa, podemos buscar
una relación matemática que nos mida el trabajo que se realiza por unidades de
tiempo, tendremos:
9) Si un motor funciona durante 482 s ha realizado un trabajo de 1 440J. ¿Cuál ha sido la potencia desarrollada por el motor?
10) El motor de un ventilador tiene una potencia de 35W. ¿Qué trabajo realiza en 10min?
La relación entre calor y temperatura: Calor y temperatura son dos conceptos diferentes, pero estrechamente
relacionados. Observa que tienen diferentes unidades: la temperatura
típicamente tiene unidades de grados Celsius (°C) o Kelvin (K), y el calor tiene unidades de energía, joules (J). La temperatura es una medida de la energía cinética
promedio de los átomos o moléculas en el sistema. Las moléculas de agua en una
taza de café caliente tienen una mayor energía cinética promedio que las
moléculas de agua en una taza de té helado, lo que también significa que están
moviéndose a una velocidad más alta. La temperatura también es una propiedad
intensiva. Esto significa que no depende de qué tanta cantidad tengas de una
sustancia (siempre que esté toda a la misma temperatura). Por esta razón, los
químicos pueden utilizar el punto de fusión para poder identificar una
sustancia pura: la temperatura a la cual se derrite es una propiedad de la
sustancia que no depende de la masa de una muestra.
A nivel atómico, las moléculas en cada objeto están constantemente en
movimiento y chocando entre sí. Cada vez que chocan, pueden transferir energía
cinética. Cuando dos sistemas están en contacto, se va a transferir calor del
sistema más caliente al más frío por medio de choques moleculares. La energía
térmica va a fluir en esa dirección hasta que los dos objetos están a la misma
temperatura. Cuando esto ocurre, decimos que están en equilibrio térmico.
11)
¿Es
lo mismo el calor que la temperatura? Fundamenta. ¿Cuál será la relación
existente entre el calor, la masa y la temperatura?
12) Si colocamos un cubito de hielo a la gaseosa, ¿podrías decir que el cubito le entrega frío? ¿Cómo se alcanza el equilibrio térmico en este caso?
Estructura Atómica
El átomo es la unidad principal del cual se origina la materia. Aunque este mismo se divide en otras partes de menor tamaño llamadas partículas subatómicas las cuales son:
- Protones:
Ubicados en el núcleo del átomo, los protones poseen carga positiva (+)
- Neutrones: Ubicados en el núcleo del átomo junto a los protones, su
función principal es mantener a los neutrones en el núcleo. Los neutrones
no poseen carga. (0)
- Electrones: Se ubican alrededor del núcleo del
átomo donde se mantienen en constante movimiento. Los electrones poseen
carga negativa (-). Los electrones tienen una propiedad
intrínseca llamada espín, y un electrón puede tener uno de dos posibles
valores de espín: espín arriba o espín abajo. Cualesquiera dos electrones que ocupen el mismo
orbital deben tener espines opuestos.
Los átomos de cada elemento tienen
un número característico de protones. De hecho, este determina qué átomo
estamos viendo (por ejemplo, todos los átomos con 6 protones son átomos de
carbono); el número de protones de un átomo se denomina número atómico.
En cambio, el número de neutrones de un elemento dado puede variar. Las formas
del mismo átomo que difieren solo en el número de neutrones se llaman isótopos. En
conjunto, el número de protones y de neutrones determinan el número de masa de
un elemento (número de masa = protones + neutrones). Los átomos, como
otras cosas gobernadas por las leyes de la física, tienden a tomar la
configuración más estable y de menor energía posible. Así, las capas de
electrones de un átomo se rellenan de adentro hacia afuera, donde los
electrones llenan las capas de menor energía más cercanas al núcleo antes de
moverse hacia las capas exteriores de mayor energía. La capa más cercana al
núcleo, 1n, puede contener dos electrones; la segunda, 2n, puede contener ocho,
y la tercera, 3n, hasta dieciocho electrones.
Los átomos son clasificados de acuerdo al número de protones y neutrones
que poseen en su núcleo, el número de protones determina el elemento químico
del átomo, el cual es un tipo de materia formada por átomos de la misma clase,
los cuales pertenecen a una categoría única clasificada en base al número
atómico.
El
método más sencillo para averiguar la configuración electrónica de un elemento,
llamada regla de Möller (o más comúnmente, regla de las diagonales).
Este
método implica ordenar los niveles de energía y sus orbitales para luego
distribuir los electrones siguiendo la dirección de las diagonales, de la
siguiente manera:
Esto
quiere decir que el orden de distribución es el siguiente:
1s2
2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
4p6 5s2 y así sucesivamente.
Recuerda que cada tipo de orbital
puede albergar un determinado número de electrones. El superíndice de cada
orbital nos indica cuántos electrones se ubican en este.
Recuerda: s= 2 e-
p = 6 e-
d = 10 e-
f = 14 e-
13) Según
el modelo actual: A- ¿Qué es un
orbital?
B- ¿Qué es un nivel y cual es de menor energía?
C- ¿Qué son los subniveles y cuantos
hay en cada nivel?
D- ¿Cuál es la relación entre
subniveles y orbitales?
14) ¿Qué
es el número atómico? ¿Cómo se simboliza?
15) ¿Qué
son los isótopos?
16) Con
la ayuda de la tabla periódica, indicar cuál es el Z, el número de protones, el
símbolo de los átomos y con la regla de las diagonales, la distribución de los
electrones de los siguientes elementos:
a. Oxígeno
b. Carbono
c. Argón
d. Sodio
e. Aluminio
f. Cloro
Por convención, los elementos están organizados en la tabla periódica, una estructura que captura los patrones importantes de su comportamiento. Diseñada por el químico ruso Dmitri Mendeleev (1834–1907) en 1869, la tabla organiza los elementos en columnas –grupos- y filas –periodos- que comparten ciertas propiedades. Estas propiedades determinan el estado físico de un elemento a temperatura ambiente -gas, sólido, o líquido-, así como su reactividad química, la capacidad de formar enlaces químicos con otros átomos. a tabla periódica tiene períodos y grupos que nos ayudan a ubicar un elemento particular. Esto quiere decir que a cada elemento químico le corresponde un lugar único en la tabla periódica.
Períodos: Los periodos corresponden a un ordenamiento horizontal, es decir, a las filas de la tabla periódica. Los elementos de cada período tienen diferentes propiedades, pero poseen la misma cantidad de niveles en su estructura atómica. En total la tabla periódica tiene 7 períodos. A excepción del Hidrógeno, los períodos inician con un metal alcalino y terminan con un gas noble.
En estos grupos de los elementos de transición se encuentran las llamadas tierras raras, separadas del resto de elementos de la tabla, que pertenecen al grupo IIIB y se les conoce como lantánidos y actínidos.
Pero la tabla periódica no solo es una manera de ordenar los elementos químicos. Su organización en grupos y períodos nos dicen mucho más sobre un elemento químico que solo su ubicación. Sabiendo a qué período y a qué grupo pertenece un elemento, podemos saber mucho acerca de su naturaleza y propiedades.
Del mismo modo, dentro un grupo, el carácter metálico aumenta al aumentar el número atómico, pues una mayor carga nuclear tendrá una mayor fuerza de atracción hacia los electrones.
El carácter no metálico, por el contrario, tiene que ver con la capacidad de un elemento de ganar electrones, es decir para reducirse. Su reducción produce la oxidación del elemento o sustancia con que reacciona, por lo que se le llama agente oxidante.
Como podrás imaginar, la variación del carácter no metálico dentro de la tabla periódica será inversa a la del carácter metálico.
Energía de ionización: Es la energía mínima que se requiere para quitar un electrón del nivel externo de un átomo en estado gaseoso. Básicamente, cuanto mayor cantidad de protones hay en el núcleo, es mayor la fuerza con la que éste atrae a los electrones y se requiere de mayor energía para arrancarlos.
Electronegatividad
Es la capacidad de un átomo para atraer hacia sí a los electrones de enlace. Como puede ver, la electronegatividad está estrechamente relacionada con la energía de ionización y con la
afinidad electrónica
y tiene la misma tendencia de variación que éstas en la tabla periódica.
Además de enlistar el número atómico de cada elemento, la tabla periódica también muestra la masa atómica relativa del elemento, la media ponderada de sus isótopos que ocurren naturalmente en la Tierra. Si vemos al hidrógeno, por ejemplo, aparecen su nombre y su símbolo, H así como su número atómico de 1 -en la esquina superior izquierda- y su masa atómica relativa de 1.01.
Las diferencias en la reactividad química entre los elementos se basan en el número y distribución espacial de sus electrones. Si dos átomos tienen patrones de electrones complementarios, pueden reaccionar y formar un enlace químico, lo que crea una molécula o compuesto. Como veremos a continuación, la tabla periódica organiza los elementos de modo que reflejen su número y patrón de electrones, lo que la hace útil para predecir la reactividad de un elemento: qué tan probable es que forme enlaces y con qué otros elementos.
17) Explica
con tus palabras como se divide la tabla periódica.
18) ¿Cuáles
son las características de los metales y donde se ubican en la tabla periódica?
¿Y los no metales?
Los átomos son las unidades más pequeñas de la materia que todavía retienen las propiedades químicas fundamentales de un elemento. Sin embargo, gran parte del estudio de la química implica observar lo que sucede cuando los átomos se combinan con otros átomos para formar compuestos. Un compuesto es un grupo definido de átomos unidos por enlaces químicos. De la misma manera en la que la estructura del átomo se mantiene unida por la atracción electrostática entre el núcleo con carga positiva y los electrones negativos que lo rodean, la estabilidad dentro de los enlaces químicos también se debe a las atracciones electrostáticas. Para ilustrarlo mejor, considera los dos tipos principales de enlace químico: enlaces covalentes y enlaces iónicos. En los enlaces covalentes, dos átomos comparten pares de electrones, mientras que, en los enlaces iónicos, los electrones se transfieren completamente entre dos átomos por lo que se forman iones. Vamos a considerar ambos tipos de enlace a detalle.
Se forma un enlace covalente cuando dos átomos comparten pares de electrones. En un enlace covalente, la estabilidad del enlace proviene de la atracción electrostática que comparten los dos núcleos atómicos con carga positiva, y los electrones con carga negativa que comparten entre los dos.
Cuando se combinan los átomos al formar enlaces covalentes, el grupo de átomos que resulta se conoce como molécula. Por lo tanto, podemos decir que una molécula es la unidad más simple de un compuesto covalente. Como ahora podremos ver, hay una variedad de formas distintas de representar y dibujar moléculas.
Representación de moléculas: fórmulas químicas
Las fórmulas químicas, a veces llamadas fórmulas moleculares, son la forma más simple de representar moléculas. En una fórmula química, utilizamos los símbolos de los elementos de la tabla periódica para indicar qué elementos están presentes, y usamos subíndices para indicar cuántos átomos de cada elemento existen dentro de la molécula. Por ejemplo, una sola molécula de NH3, amoniaco, contiene un átomo de nitrógeno y tres átomos de hidrógeno. En contraste, una sola molécula de N2H4 , hidracina, contiene dos átomos de nitrógeno y cuatro átomos de hidrógeno. Verificación de conceptos: la fórmula química del ácido acético, un ácido común que se encuentra en el vinagre, es C2H4O2.
Representación de moléculas: fórmulas estructurales
Las fórmulas químicas solo nos dicen cuántos átomos de cada elemento se encuentran en una molécula, pero las fórmulas estructurales también nos dan información sobre cómo se conectan los átomos en el espacio. En las fórmulas estructurales, en realidad dibujamos los enlaces covalentes que conectan los átomos. En la última sección, vimos la fórmula química del amoniaco, que es NH3. Ahora consideremos su fórmula estructural:
Para representar átomos, la notación de Lewis indica que debemos mostrar el número de electrones de valencia de manera explícita, rodeando el símbolo del elemento, de esta manera:
Por tanto, es relativamente sencillo representar los pares de electrones compartidos y la capa de valencia del átomo de Carbono en el metano y el etano. Uniendo los átomos enlazados y pareando los electrones de valencia, tenemos:
De los ejemplos dados, podemos ver cómo los átomos de hidrógeno y carbono completan su capa de valencia, 8 para cada carbono y 2 para cada hidrógeno, elemento que busca tener la configuración electrónica del gas noble helio y por eso le bastan 2 electrones en su capa de valencia.
Sin embargo, mientras más grande es una molécula y más complejos son sus enlaces, es más sencillo usar otra representación para estos, en lugar de la representación de dos puntos pareados. En vez de los dos puntos se coloca un segmento de recta. Asimismo, dos y tres segmentos paralelos representarán dobles y triples enlaces, respectivamente, de la siguiente manera:
Notación de Lewis para el Etanol
Para representar moléculas según la notación de Lewis, existen reglas a seguir:
1. Contar los átomos de valencia de todos los átomos de la molécula.
Ahora que hemos entendido los enlaces covalentes, podemos empezar a analizar el otro tipo principal de enlace químico, el enlace iónico. A diferencia de los enlaces covalentes, en los que pares de electrones se comparten entre los átomos, un enlace iónico se forma cuando dos iones con cargas opuestas se atraen entre sí. Para ilustrar esto mejor, primero tenemos que examinar la estructura y formación de los iones.
Recuerda que los átomos neutros tienen igual número de protones y electrones. El resultado de esto es que la carga positiva total de los protones cancela exactamente la carga negativa total de los electrones, por lo que el átomo tiene una carga general, o carga neta, de cero.
Sin embargo, si un átomo gana o pierde electrones, se rompe el equilibrio entre protones y electrones, y el átomo se convierte en un ion (una especie con carga neta). Veamos primero lo que pasa cuando un átomo neutro pierde un electrón:
En el
diagrama anterior, vemos un átomo neutro de sodio, Na, que pierde un electrón.
El resultado es que el ion sodio, Na+, tiene 11
protones, pero solo 10 electrones. Así, el ion sodio tiene una carga neta de
1+, y se ha convertido en un catión, un ion con
carga positiva.
Nota: cuando los átomos neutros ganan uno o más electrones para formar aniones, generalmente se les nombra con un sufijo -uro. Por ejemplo, Cl- es cloruro, Br- es bromuro, N3- es nitruro, etc. (el O2-, óxido, sería una excepción).
En la última sección, analizamos cómo el sodio puede perder un electrón para formar el catión Na+ y, por otra parte, cómo el cloro puede ganar un electrón para formar el anión Cl-. Pero en realidad este proceso puede ocurrir completo en un solo paso cuando el sodio regala su electrón al cloro. Podemos ilustrar esto como sigue:
El dibujo de enlaces iónicos
Ahora consideraremos las diferentes maneras de dibujar o representar los enlaces iónicos. Seguiremos estudiando el compuesto iónico más comúnmente conocido, el cloruro de sodio, también llamado sal de mesa. Se puede representar un solo enlace iónico en el cloruro de sodio de la siguiente manera:
¿Y qué pasa con los compuestos iónicos?
Como seguramente te diste cuenta, existen en la naturaleza compuestos iónicos, es decir, que poseen una carga, ya sea positiva o negativa. Por ejemplo, tenemos al amonio NH4- y el ion carbonato CO32-.
¿Cómo podemos establecer la notación de Lewis en estos casos?
Las reglas son las mismas, sólo que debes tener cuidado al considerar la carga del ion al momento de contar los electrones de valencia: un catión implica la pérdida de un electrón por cada carga positiva, mientras para un anión tendremos que aumentar un electrón por cada carga negativa.
Usemos al amonio, ya que es una molécula bastante interesante para explicar, además, otro tipo de enlace: el enlace covalente coordinado o también llamado dativo.
El ion amonio se forma al reaccionar el amoníaco (NH3) con un catión H+. Como puedes notar, según su notación de Lewis, el amoníaco está en equilibrio y su átomo central cumple con la regla del octeto (el nitrógeno tiene 5 electrones de valencia y presenta 3 enlaces covalentes):
Ahora, con esta información, intentemos realizar la notación de Lewis para el ion amonio.
Para el caso del amonio, entonces, tendremos:
1. El átomo central es el nitrógeno, rodeado por los cuatro átomos de hidrógeno.
19)
Indicar,
teniendo en cuenta la diferencia de electronegatividades, si en las siguientes
sustancias se producen uniones iónicas o covalentes entre sus átomos (la
electronegatividad es un dato que se saca de la tabla periódica) y realizar las
uniones correspondientes.
a. NaCl b. H2O c. NH3 d. CO2 d. CaO
20)
Realiza
las estructuras de Lewis de los siguientes compuestos iónicos (extraer datos de
la tabla):
A. Bromuro de potasio: KBr
B. Óxido de sodio: Na2O
C. Cloruro de estroncio: SrCl2
D. Fluoruro de aluminio: AlF3
Reacciones
químicas
Las reacciones químicas suceden cuando se rompen o se
forman enlaces químicos entre los átomos. Las sustancias que participan en una
reacción química se conocen como los reactivos, y las
sustancias que se producen al final de la reacción se conocen como los productos. Se dibuja una flecha entre los reactivos y
los productos para indicar la dirección de la reacción química, aunque una
reacción química no siempre es una "vía de un solo sentido", como
veremos más adelante en la siguiente sección.
Por
ejemplo, la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno (H2O2) en agua y oxígeno se puede
escribir de la siguiente manera:
2H2O2(peróxido de hidrógeno) → 2H2O(agua)
O2(oxígeno)
En
este ejemplo, el peróxido de hidrógeno es nuestro reactivo, y se descompone en
agua y oxígeno, nuestros productos. Los átomos que comenzaron en las moléculas
de peróxido de hidrógeno se reacomodaron para formar moléculas de agua (H2O) y oxígeno (O2).
Tal
vez hayas notado los números adicionales en la reacción química anterior:
el 222 en frente del peróxido de hidrógeno y el agua.
Estos números se llaman coeficientes y
nos dicen cuánto de cada molécula participa en la reacción. Se deben incluir
con el fin de que nuestra ecuación esté balanceada, es decir
que el número de átomos de cada elemento sea igual en los dos lados de la
ecuación.
Las
ecuaciones deben estar balanceadas para reflejar la ley de la conservación de la materia, que dice que no
se crean ni se destruyen átomos durante el curso de una reacción química
normal.
Reacciones reversibles y equilibrio de la reacción
Algunas
reacciones químicas simplemente ocurren en una dirección hasta que los
reactivos se terminan. Estas reacciones se conocen como irreversibles. Sin embargo, otras reacciones se
clasifican como reversibles. Las reacciones reversibles suceden
en dirección hacia adelante y hacia atrás.
En
una reacción reversible, los reactivos se convierten en productos, pero también
los productos se convierten en reactivos. De hecho, tanto la reacción hacia
adelante como la opuesta suceden al mismo tiempo. Este ir y venir continúa
hasta llegar a un equilibrio relativo entre reactivos y productos, un estado
que se conoce como equilibrio. En él,
las reacciones hacia adelante y hacia atrás siguen sucediendo, pero las
concentraciones relativas de los productos y reactivos dejan de cambiar.
Cada reacción tiene su punto de equilibrio característico, que podemos describir con un número llamado la constante de equilibrio.
Cuando una reacción se clasifica como reversible, generalmente se escribe con una pareja de flechas hacia adelante y hacia atrás que muestran que puede darse en ambos sentidos. Por ejemplo, en la sangre humana el exceso de iones hidrógeno (H+) se une a iones bicarbonato (HCO3-), para formar ácido carbónico (H2CO3):
HCO3- + H+ ⇌ H2CO3
Dado
que esta es una reacción reversible, si se agregara ácido carbónico al sistema,
algo de este se convertiría en iones bicarbonato e hidrógeno para restaurar el
equilibrio. De hecho, este sistema de amortiguamiento juega un papel clave en
mantener estable y sano el pH de tu sangre.
21) ¿Qué
es una ecuación química? ¿Cómo se representa?
22) Representar
con modelos las siguientes ecuaciones químicas:
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