Reactividad
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Reactividad. Es la capacidad para desplazar al hidrogeno de un ácido o del agua. El litio es el metal más reactivo y el Oro (Au), el menos reactivo. Si observan, verán que el Aluminio (Al) se encuentra situado arriba del zinc y bajo elmagnesio, lo que inmediatamente nos indica que el zinc tiene un poder de reacción mas elevado que el de el magnesio.
Sumario
Cambios y energía
Vivimos en un mundo en constante cambio y transformación. En nuestro entorno natural la noche sigue al día, el calor al frío y el Sol aparece tras la lluvia. En nuestro hogar apagamos y encendemos luces, vemos distintas emisoras de televisión y hervimos agua para preparar la comida.
Los seres vivos también sufren cambios: crecen, envejecen, florecen, se desplazan y mueren. Algunos de estos cambios se aprecian a simple vista, como la caída de las hojas de una planta o la carrera de un animal. Pero otras transformaciones no se aprecian en absoluto, como la respiración de las plantas o la digestión de los alimentos.
En cualquiera de todos estos cambios y transformaciones, o en cualquier otro que puedas imaginar, hay energía. Energía es la capacidad de producir transformaciones y cambios.
A veces esa energía se consume, como cuando calentamos la leche para el desayuno o al encender una bombilla. Otras veces la producimos, como al quemar madera en la chimenea o rascar una cerilla. En cualquier caso, la energía siempre está ahí y nos limitamos a pasarla de un sistema material a otro, cambiando la forma en que se manifiesta.
Cuando quemamos madera, cambiamos la energía química de la madera y del aire en luz y calor. En las centrales hidroeléctricas, la energía del agua embalsada se convierte en energía eléctrica y en las centrales nucleares, la energía eléctrica procede de la que contiene el Núcleo Atómico. La energía nunca aparece o desaparece, cambia de una forma a otra.
Transformaciones químicas
Hay cambios en los que las sustancias cambian y es completamente diferente el resultado final de lo que teníamos al principio. Si quemamos leña en la chimenea, en principio tenemos un conjunto de troncos de color más o menos marrón y rígidos. Tras la quema sólo vemos un puñado de ceniza y carbón completamente distinto a la madera original.
Lo mismo ocurre cuando cocinamos. Si hervimos un huevo de gallina, el huevo obtenido tras su paso por el agua hirviendo es completamente distinto del huevo que se introdujo en la cazuela.
En estas transformaciones, las sustancias que hay al principio se convierten en otras completamente distintas tras la transformación, tan distintas que muchas veces es imposible reconocer el origen del producto obtenido. Esto es así porque los átomos que forman las sustancias iniciales rompen sus enlaces, se reordenan y se forman otros enlaces nuevos entre los átomos presentes.
Tamaño del átomo
La medida del tamaño del átomo se lleva acabo mediante la determinación de su radio.
El tamaño depende de dos factores:
La atracción entre la carga positiva del núcleo y la negativa de la corteza.
A menor distancia mayor será la fuerza.
Para la misma distancia, si aumentan las cargas mayor será la fuerza de atracción.
La repulsión entre las cargas negativas de los electrones y el aumento del número de capas. Al aumentar el número de capas en un grupo, el aumento del número de protones del núcleo y de electrones de la corteza (aumento de la fuerza de atracción entre cargas opuestas), no compensa el aumento de la distancia. Por tanto, el aumento del número de capas disminuye la fuerza de atracción de los electrones más externos. Por otro lado, las últimas capas estarán más lejos del núcleo.
En un período la distancia entre los electrones más externos y el núcleo se mantiene en términos globales. Cada protón que introducimos en el núcleo al pasar a otro elemento del mismo período, aumenta la fuerza de atracción. Por otro lado, cada electrón que introducimos al pasar a otro elemento del mismo período, aumenta la fuerza de repulsión entre electrones. Salvo pequeñas variaciones, en un período es mayor la fuerza de atracción que de repulsión.
El radio atómico varía de la siguiente forma:
- En un grupo el tamaño aumenta a medida que bajamos en el mismo (mayor número atómico). Cuanto más abajo más lejos se encontrarán los electrones, la última capa estará más lejos del núcleo. Mayor distancia entre cargas positivas y negativas significa menor fuerza de atracción y, por tanto, mayor tamaño.
- En un período disminuye por lo general el tamaño a medida que avanzamos en el mismo (mayor número atómico). Los electrones nuevos de cada elemento se ponen en la misma capa, a la misma distancia del núcleo. La fuerza de atracción entre el núcleo (mayor número de cargas positivas a medida que avanzamos en el período) y la capa de electrones aumenta dado que la distancia es la misma pero las cargas son mayores. Mayor fuerza de atracción implica menor tamaño, se acerca la capa de electrones al núcleo.
Reactividad de metales y no metales
Como dijimos anteriormente los elementos tienen tendencia a parecerse a los gases nobles más cercanos en cuanto a su configuración electrónica de la última capa. Los menos electronegativos tendrán tendencia a perder electrones frente a otros más electronegativos.
La reactividad de un elemento mide la tendencia a combinarse con otros.
- Variación de la reactividad en los períodos. Son más reactivos los grupos de la izquierda que los de la derecha dado que resulta más fácil perder un electrón de la última capa que dos, tres,... Cuando llegamos a cierto grupo la tendencia se invierte dado que resultará más fácil ganar los electrones que le faltan para parecerse al gas noble más cercano. Por tanto, en un período
La reactividad de los metales aumenta cuanto más a la izquierda en el período (menos electrones a quitar).
- La reactividad de los no metales aumenta al avanzar en el período (menos electrones a coger).
Variación de la reactividad en los grupos. A medida que descendemos en un grupo, los electrones de la última capa se encuentran más lejos del núcleo y, por tanto, resultará más fácil quitárselos y, en el caso de los no metales, más difícil el coger electrones.
- La reactividad de los metales aumenta al avanzar en un grupo (mayor tendencia a perder electrones).
- La reactividad de los no metales aumenta cuanto más arriba en el grupo (mayor tendencia a coger electrones)
Regla del octeto
En la formación de compuestos existe una tendencia a coger, perder o compartir electrones entre los átomos y de esta forma parecerse a la configuración electrónica del gas noble más cercano (ocho electrones en la última capa salvo el helio que sólo tiene dos). Esta tendencia se denomina 'Regla del octeto'. La regla del octeto permite explicar que los metales adquieren la configuración de gas noble perdiendo electrones mientras que los no metales la adquieren compartiéndolos.
Electronegatividad
La electronegatividad mide la tendencia de un átomo para atraer la nube electrónica hacia sí durante el enlace con otro átomo. La escala de Pauling es un método ampliamente usado para ordenar los elementos químicos de acuerdo con su electronegatividad, desarrolló esta escala en 1932. Los valores de electronegatividad no están calculados, ni basados en formulas matemáticas ni medidas. Pauling le dio un valor de 4,0 al elemento con la electronegatividad más alta posible, el flúor. Al francio, el elemento con la electronegatividad más baja posible, se le dio un valor de 0,7. A todos los elementos restantes se les dio un valor entre estos dos extremos. En un grupo la tendencia a perder electrones aumenta a medida que bajamos en el grupo. Los electrones estarán más lejos del núcleo cuanto más abajo nos encontremos en el grupo, resultará más fácil que los pierda y más difícil que los gane. La electronegatividad disminuye al bajar en el grupo. En un período la tendencia a perder electrones disminuye a medida que avanzamos en el período, los electrones se encuentran más unidos al núcleo (ver lo que se explicaba para el tamaño). Por tanto, a medida que avanzamos aumentará la tendencia coger electrones más que a perderlos, aumentará la electronegatividad.
Reglas reacciones químicas
1.En una reacción química ordinaria (no nuclear) debenconservarse todos los átomos. Es decir, no puedenaparecer, como por generación espontánea, átomosque no estén contenidos en alguno de los reactivos, nidesaparecer 2. En las reacciones en que intervienen iones, han deconservarse también las cargas eléctricas. Por ejemplosi en los reactivos existe una carga neta totalequivalente a dos cargas negativas, en los productosha de existir esa misma carga neta total. 3. No puede darse un proceso de oxidación en unaespecie química o en uno de los átomos de un reactivosin que simultáneamente tenga lugar otro proceso dereducción, o viceversa. 4. Como producto final de una reacción, no puedeproponerse una sustancia que tienda a reaccionarenérgicamente con alguno de los reactivos o productos
Reactividad en química orgánica
En la Química Orgánica, se trata de los compuestos del carbono, la reactividad química es determinada en primer lugar por la estructura de la molécula, quiere decir por la manera como los átomos - los átomos del carbono - se enlazan mutuamente, mientras en la Química Inorgánica esta reactividad se define por las especies de átomos que se encuentran en una substancia. El carbono como "elemento de la vida“ juega un papel excepcional porque posee 4 electrones de valencia con cuales puede formar hasta 4 enlaces con otros átomos del carbono. Las valencias no enlazadas con carbono están saciadas con hidrógeno o también con llamados heteroátomos como oxígeno, nitrogenio, azufre ofósforo. Los demás elementos del cuarto grupo de la tabla periódica de los elementossilicio, germanio, estaño y plomo en contraste al carbono no poseen esta aptitud de formar esta clase de enlaces. Ellos tienen orbitales d que lo impiden y por eso tampoco pueden formar enlaces múltiples. Del silicio se conoce unas pocas sustancias con enlaces múltiples pero estas son muy inestables. También los silanes, cadenas de silicio con enlaces Si-Si en analogía a las cadenas del carbono son muy inestables. Al silicio en la naturaleza es asignada otra tarea, es el "elemento del ambiente" porque sus compuestos naturales pertenecen al mundo de los minerales porque nuestro planeta está construido de estas como piedras y tierras. Para seguir en este ejemplo, sus compuestos se consideran como típicos inorgánicas, sus reactividades químicas dependen de la especie de atómos enlazados y menos de sus estructuras.
Como mencionado el carbono puede formar también enlaces con heteroátomos, por eso es a veces difícil distinguir entre la Química Orgánica e Inorgánica, también con la mirada hacia la reactividad química. En el siglo 18 se clasificaron los compuestos químicos como cuerpos "organizados" (orgánicos) e "inorganizados (inorgánicos). Los "organizados" se encuentran en seres vivientes, mientras por ejemplo minerales se consideraron como "inorganizados". La frase Química Orgánica fue introducida por Jöns Jacob Berzelius en el año 1806. En ese entonces ya se conocieron sorprendentemente muchas sustancias y los químicos estaban en condiciones de purificarlos, p.ej. la urea y muchos ácidos carboxílicos como el ácido fórmico, el ácido málico y el ácido tartárico. De todas maneras los cientistas todavía no han desarollado un método de sintetizar esta clase de compuestos. Se creyeron que existiera una "fuerza vital" (vis vitalis) que fuera necesario para la formación de "cuerpos organizados".
Enlaces externos
Fuentes
- C. Schorlemmer, Ursprung und Entwicklung der Organischen Chemie (Origen y desarollo de la química orgánica), Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig, Leipzig, 1984
- BROWN, T. L., H.E. Y BURSTEN, B.E. (1993). Química la ciencia central. México: Prentice-Hail. Hispanoamericana. Quinta Edición.
- Chang, Raymond. (1998). Química. México: McGraw-Hill. Sexta Edición.
- Ebbing, Darrell D. (1996). Química General. México. McGraw-Hill. Quinta edición
- Whitten, K. W., Davis R.E. y Peck, M. L. (1998). Química General. España: McGraw-Hill. Quinta edición
- Petrucci, R. H. (1977). Quimica general. México: Fondo Educativo Interamericano
