Reacciones químicas — tipos, ajuste y ejemplos

Una reacción química ocurre cuando los reactivos se convierten en nuevas sustancias llamadas productos porque los átomos se reorganizan en nuevas combinaciones. Si puedes identificar los reactivos, los productos y el número de átomos, normalmente podrás clasificar la reacción y ajustar su ecuación.

En una ecuación química común, los átomos se reorganizan en lugar de crearse o destruirse. Por eso el ajuste es importante: el número de átomos de cada elemento debe coincidir en ambos lados, aunque las sustancias cambien.

Qué cambia en una reacción química

Las reacciones químicas suelen implicar uno o más de estos cambios:

• ruptura de enlaces y formación de nuevos enlaces
• intercambio de iones
• transferencia de electrones
• absorción o liberación de energía

No necesitas resolver todos los detalles de una vez. La primera pregunta útil es más simple: ¿qué cambió entre los reactivos y los productos?

Tipos comunes de reacciones químicas

Los libros de texto no clasifican las reacciones exactamente de la misma manera, y una reacción puede encajar en más de una categoría. Estas son las principales categorías para principiantes.

Síntesis

Una reacción de síntesis une sustancias más simples para formar un solo producto.

$$\mathrm{2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO}$$

Descomposición

Una reacción de descomposición separa un compuesto en sustancias más simples.

$$\mathrm{2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2}$$

Sustitución simple

En una reacción de sustitución simple, un elemento reemplaza a otro en un compuesto. Que realmente ocurra depende de las sustancias implicadas y de las condiciones de reacción.

$$\mathrm{Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2}$$

Doble sustitución

En una reacción de doble sustitución, los iones de dos compuestos intercambian parejas. Muchas reacciones de precipitación y algunas reacciones ácido-base se presentan de esta manera.

$$\mathrm{AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl + NaNO_3}$$

Combustión

Una reacción de combustión implica que una sustancia reacciona con oxígeno. En la combustión completa de un hidrocarburo, los productos habituales son $\mathrm{CO_2}$ y $\mathrm{H_2O}$.

$$\mathrm{CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O}$$

Redox

Redox significa que la oxidación y la reducción ocurren al mismo tiempo mediante transferencia de electrones. Muchas reacciones de desplazamiento de metales y muchas reacciones de combustión también son reacciones redox.

Esa superposición importa. Los tipos de reacción son etiquetas útiles, no cajas cerradas.

Ejemplo resuelto: ajustar una reacción de combustión

Empieza con la ecuación sin ajustar:

$$\mathrm{CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O}$$

Esta es una reacción de combustión porque el metano está reaccionando con oxígeno.

Ahora ajusta los átomos un elemento a la vez. Deja el oxígeno para el final porque aparece en más de un producto.

El carbono ya está ajustado: $1$ átomo de carbono en cada lado.

El hidrógeno no está ajustado. El lado izquierdo tiene $4$ átomos de hidrógeno, pero el derecho solo tiene $2$. Coloca un coeficiente de $2$ delante del agua:

$$\mathrm{CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$$

Ahora vuelve a contar el oxígeno. El lado derecho tiene $2$ átomos de oxígeno en $\mathrm{CO_2}$ y $2$ más en $\mathrm{2H_2O}$, para un total de $4$. Así que coloca un coeficiente de $2$ delante de $\mathrm{O_2}$:

$$\mathrm{CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$$

Comprueba el conteo final:

• carbono: $1$ en ambos lados
• hidrógeno: $4$ en ambos lados
• oxígeno: $4$ en ambos lados

Ahora la ecuación está ajustada.

Cómo ajustar ecuaciones químicas de forma fiable

Para la mayoría de las ecuaciones de nivel inicial, este patrón funciona bien:

1. Escribe primero las fórmulas correctas.
2. Cuenta los átomos de cada elemento en ambos lados.
3. Cambia coeficientes, no subíndices.
4. Vuelve a contar después de cada cambio.
5. Termina con los coeficientes enteros más pequeños posibles.

El paso que la gente suele omitir demasiado pronto es volver a contar. Una ecuación puede parecer casi correcta y aun así no estar ajustada.

Errores comunes al ajustar reacciones

Cambiar subíndices en lugar de coeficientes

Cambiar $\mathrm{H_2O}$ por $\mathrm{H_2O_2}$ no ajusta la ecuación. Convierte el agua en peróxido de hidrógeno, que es una sustancia diferente.

Tratar los tipos de reacción como absolutos

Algunas reacciones encajan en más de una categoría. Una reacción de combustión también puede ser una reacción redox.

Olvidar que las condiciones importan

Los productos pueden depender de condiciones como el suministro de oxígeno, la temperatura, el disolvente o el catalizador. Por ejemplo, la combustión completa y la combustión incompleta no producen los mismos productos.

Pensar que una ecuación ajustada indica la velocidad

Ajustar una ecuación te da la proporción de átomos. No te dice qué tan rápido ocurre la reacción. La velocidad depende de la cinética y de las condiciones de reacción.

Dónde aparecen las reacciones químicas

Las reacciones químicas explican la oxidación, las baterías, la digestión, la síntesis industrial, la corrosión, la combustión y muchas pruebas de laboratorio. También están en la base de temas posteriores como la estequiometría, el equilibrio, la termoquímica y la electroquímica.

Prueba un problema similar

Intenta clasificar y ajustar estas dos ecuaciones:

$$\mathrm{2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl}$$ $$\mathrm{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2}$$

Para cada una, haz primero dos preguntas: ¿qué tipo de cambio está ocurriendo y la ecuación está ajustada? Ese hábito hace que las reacciones químicas sean mucho más fáciles de interpretar.