Este es el trabajo realizado por Dani y yo sobre el tema 15

1. TEMA 15: OTROS ASPECTOS ASOCIADOS A
LAS REACCIONES QUÍMICAS
Parte 1:
1. La energía en las reacciones químicas.
2. Calor y entalpía de reacción.
3. Ley de Hess y sus aplicaciones.
Parte 2:
1. Velocidad de una reacción química.
2. Factores que influyen en la velocidad de
reacción.
Parte 3:
1. Algunas reacciones químicas de interés.
2. Reacciones químicas y medio ambiente.
3. Desarrollo y sostenibilidad.

2. 1. La energía en las reacciones químicas.
Tipos de energía y energía química
Definición: La energía es la capacidad Como ya hemos estudiado en
de un cuerpo para realizar un trabajo o años de secundaria, existen
transmitir calor.
varios tipos de energía, que se
pueden dividir en dos grupos,
renovables y no renovables.
Entre otras están la energía
eléctrica, la energía radiante, la
energía nuclear o atómica, y de
las que estudiamos en ésta
unidad, la energía química y la
energía térmica.

3. Cambios energéticos en las reacciones químicas
Sabemos que una reacción química Hermann von Helmholtz y Julius
consiste en la ruptura y formación de Robert von Mayer y James Prescott
enlaces entre átomos, por lo cual es Joule enunciaron la ley de la
razonable pensar que el balance de conservación de la energía, a
energía no sea nulo, y por lo tanto, la principios del siglo XIX. Ésta ley se
energía sobrante o carente se convierte en entiende con una sola frase:
otros tipos de energía.
‘’La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.’’
Pb + PbO2 + 2 H2SO4  2 PbSO4 + 2 H2O + ENERGÍA ELÉCTRICA
Ésta ecuación química representa la reacción producida en la batería de un automóvil.

4. Sistemas termodinámicos y reacciones endotérmicas y exotérmicas
En química, un sistema es aquella porción del universo que contiene las sustancias que
participan en la reacción. Éstos pueden ser aislados, cerrados o abiertos:
· Sistemas aislados: Es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno.
· Sistemas cerrados: Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el
exterior.
· Sistemas abiertos: Intercambian materia y energía con el exterior.
Una forma común del desprendimiento o absorción de energía en una reacción es en
forma de calor. Dependiendo de cada caso, una reacción puede ser endotérmica
(absorbe calor) o exotérmica (desprende calor).

5. 2. Calor y entalpía de reacción.
El calor de reacción es el calor
intercambiado entre un sistema y su
entorno cuando se da una reacción química ΔH = Qp
en el seno del primero a temperatura
constante.
Las reacciones químicas que vamos a estudiar ocurren a temperatura
constante y en un sistema abierto a la atmósfera. Por esto utilizamos la
magnitud termodinámica (H = Entalpía) cuya variación coincide con el calor de
reacción a presión constante.
Características de la entalpía:
· Es una magnitud extensiva, su valor depende de la masa reaccionante.
·Es una función de estado, su valor solo depende del estado final e inicial.
·Sólo podemos medir la variación que experimenta, es decir, ΔHr

6. Diagramas entálpicos
Un diagrama entálpico es una representación gráfica que representa de forma
esquemática el cambio de entalpía en una reacción.
PROCESO ENDOTÉRMICO (si ΔHr > 0) PROCESO EXOTÉRMICO (si ΔHr < 0)

7. Estados estándar y entalpías estándar
La variación de entalpía no tiene un determinado valor entre unas ecuaciones
químicas u otras, por ello se le asigna un determinado estado, llamado estándar.
Sus condiciones son:
· La presión es de 1 bar (aproximadamente 1 atm).
·Cada especie química que interviene debe estar en el estado de agregación en el
que sea más estable a presión estándar y a la temperatura elegida.
· Para sustancias disueltas, el estado estándar se refiere a la concentración 1 M.
· No existe temperatura estándar.
Ecuaciones termoquímicas
Una ecuación termoquímica es una ecuación química ajustada en la que se indican
expresamente, y a la derecha de ella, las magnitudes termodinámicas
correspondientes (entalpía).
Si se invierte una ecuación termoquímica, el valor de la entalpía cambia de signo pero no de valor numérico.

8. 3. Ley de Hess y sus aplicaciones.
La ley de Hess establece que: “si una serie de reactivos reaccionan para dar una
serie de productos, el calor de reacción liberado o absorbido es independiente de si la
reacción se lleva a cabo en una, dos o más etapas”. Esto es que los cambios de
entalpía son aditivos. Se puede decir que el calor de reacción sólo depende de los
reactivos y los productos.
Ejemplo práctico:
C(s, grafito) + O2(g)  CO2(g) ΔH2 = -393’5 kJ.
CO2(g)  CO(g) + ½ O2(g) - ΔH3 = 283’0 kJ.
__________________________________________________________
C(s, grafito) + ½ O2(g)  CO(g) ΔH1 = -110’5 kJ.

9. 4. Velocidad de una reacción química.
Existe una ciencia que estudia La velocidad de reacción de una
la velocidad de las reacciones ecuación química se puede definir como
químicas y los factores que la variación de la concentración de un
influyen en ella, denominada determinado reactivo o producto en la
cinética química. unidad de tiempo. Se expresa en mol /
litros ·s

10. Teoría de las colisiones
La base de la teoría de las colisiones, es que toda reacción química requiere la
ruptura de los enlaces en las moléculas de las sustancias reaccionantes. Pero no
todas las colisiones producen la formación de nuevas moléculas ya que sino las
velocidades serían muy elevadas.
Características para un choque eficaz
entre moléculas:
· Las moléculas deben tener suficiente
energía cinética para romper los enlaces,
ésta energía se llama energía de
activación.
·El choque a de tener una orientación
adecuada sino, aunque las moléculas
tengan energía suficiente no se dará el
choque.

11. Teoría del estado de transición
Esta teoría estudia como cambia la energía en el sistema, para ello, postula la
existencia de un estado intermedio en el camino de reactivos a productos. Éste
estado se llama estado de transición y la especie intermedia, complejo activado.
El complejo activado, en equilibrio con los reactivos es la especie más energética e
inestable. Para llegar al complejo activado, tanto de los reactivos como de los
productos, hace falta una energía denominada energía de activación. Le energía
de activación es la diferencia entre la energía del peso activado y la energía del
estado del que procede.

12. Primera gráfica proceso endotérmico. Segunda gráfica proceso exotérmico.

13. 5. Factores que influyen en la velocidad de reacción.
Naturaleza de los reactivos Concentración y estado físico de los reactivos
Las reacciones que no En general, la velocidad de
implican un reajuste en los una reacción aumenta con la
enlaces suelen ser muy concentración de la especie
rápidas. Esto ocurre en casi reaccionante. También influye
todas las reacciones de iones. en la velocidad de la reacción
Sin embargo, las reacciones el estado de agregación, las
donde intervienen enlaces reacciones entre gases son
covalentes suelen ser muy las más rápidas, si en la
lentas, y además, necesitan reacción interviene un sólido,
ser activadas. cuanto más pulverizado se
encuentre, mayor será la
velocidad de reacción.

14. Efecto de la temperatura
La velocidad de las reacciones químicas aumenta notablemente con la temperatura. Esto es
debido a que al elevar la temperatura aumenta de forma significativa el porcentaje molecular.
Presencia de catalizadores e inhibidores
Un catalizador es una sustancia que aumenta la
velocidad de una reacción química y no se
consume en ella, proceso llamado catálisis.
Características:
· Se recuperan al final del proceso.
· No alteran las variables termodinámicas del
proceso.
· Reducen la energía de activación de los procesos
directos e inversos en la misma cuantía.
· Son muy específicos.
· Su actividad solo tiene lugar en un margen muy
estrecho de algunas magnitudes físicas.

15. 6. Algunas reacciones químicas de interés
Reacción de combustión:
Una combustión es un La reacción completa de Un proceso de combustión
proceso químico en el que cualquier hidrocarburo de de extraordinario interés
una sustancia (combustible) base CxHy, , así como la por sus múltiples
reacciona con el oxígeno de numerosos aplicaciones energéticas, y
(comburente), produciéndose compuestos oxigenados sin efectos contaminantes,
además de los productos un que originan siempre los es la reacción del
rápido desprendimiento de mismos productos: CO2 y hidrógeno con el oxígeno,
energía en forma de luz y agua. cuyo único producto es el
calor. agua.
2 H2 + O2  2 H2O

16. Reacciones en los seres vivos:
La glucosa es una fuente de energía muy importante en los seres vivos. Da lugar a las
siguiente reacción:
C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O
Esta reacción es altamente exotérmica, libera la misma energía necesaria para crear la
glucosa en la fotosíntesis. Necesita ser catalizada por enzimas y se lleva a cabo en
diferentes etapas, para evitar lo siguiente:
· Si la reacción se diese a cabo en una sola etapa la cantidad de energía liberada
destruiría la célula donde se produce la reacción.
· La gran energía de activación que requiere hace que sea muy lenta la reacción. Las
enzimas rebajan la energía de activación y aceleran la velocidad del proceso.
Reacciones en la industria:
Entre las sustancias de mayor producción industrial tenemos, el ácido sulfúrico (H2SO4),
el amoníaco (NH3) y el propeno o propileno (C3H7), como materias primas, y los plásticos
o polímeros artificiales como productos finales.

17. 7. Reacciones químicas y el medio ambiente.
Efecto invernadero anómalo: El agujero en la capa de ozono:
El Dióxido de Carbono, el vapor de La mayor parte de la radiación ultravioleta la
agua y otros gases, principalmente absorbe el oxígeno y el nitrógeno en las capas altas
metano, son los causantes del de la atmósfera, pero hay una parte que sólo es
llamado efecto invernadero. Sin absorbida por el ozono. La emisión de gases CFC a
ellos, nuestro planeta sería un la atmósfera, hace que el ozono se descomponga,
planeta helado. Sin embargo, si generando el conocido agujero en la capa de
aumentamos en exceso la ozono.
proporción de estos gases en la
atmósfera produciremos el efecto
invernadero anómalo, causante del
aumento de temperatura en nuestro
planeta.

18. La lluvia ácida:
La lluvia no contaminado ya es ligeramente ácida de por sí, ya que tiene valores de PH
entre 5’5 y 6. Esto es debido a la pequeña cantidad de Dióxido de Carbono que contiene
disuelta en ella. Debido a la reacción del NO2 y del Anhídrido sulfuroso, que acaban
dando lugar al Ácido Nítrico y al Ácido Sulfúrico, estos ácidos se mezclan con la lluvia y
dan lugar al fenómeno conocido como la lluvia ácida, que causa graves daños en la
naturaleza. El anhídrido sulfúrico es de origen volcánico, mientras que el NO2 es de
origen industrial, es decir, la lluvia ácida tiene una doble naturaleza natural y
antropogénica.

19. 8. Desarrollo y sostenibilidad.
Desarrollo sostenible:
El término desarrollo sostenible se nombró por · Medioambientales. El uso de
primera vez en el documento conocido como combustibles fósiles es la
informe Brundtland de 1987, y dice así, que principal fuente de
desarrollo sostenible es aquél que satisface contaminación atmosférica,
las necesidades de las generaciones causantes del cambio climático.
presentes sin comprometer las posibilidades · Socioeconómica. La excesiva
de las generaciones futuras, para atender a dependencia de los
sus propias necesidades. combustibles fósiles como
fuente de energía, causarían
Repercusiones asociadas al uso de que, el gasto de estos
combustibles fósiles: supusiera una paralización total
Podemos destacar dos aspectos, de la forma de vida que
socioeconómico y medioambiental: conocemos actualmente.

20. Sostenibilidad energética:
La búsqueda de nuevas fuentes de energía para el futuro es un tema muy importante de la
actualidad:
· Energías renovables. El uso de energías renovables (Hidráulica, solar, eólica, geotérmica)
presentan múltiples ventajas, entre las que destacan, que no contaminan, que tienen gran
aceptación social y que tienen gran posibilitan la diversidad de aprovisionamiento. Según la
Unión Europea, las energías renovables tendrían que tener un mayor peso en la sociedad
actual. Las desventajas que obtaculizan su implantación son variadas, entre las que
destacan los altos costes, dificultades de almacenamiento.
· Transporte sostenible. El transporte por carretera supone más del 40% del consumo de la
energía primaria, de aquí a que se trabaje con el denominado transporte sostenible que
consiste en el uso de combustibles menos contaminantes, o el uso de vehículos ecológicos
(eléctricos, de propulsión híbrida, etc.).