Erreakzio kimiko

Erreakzio kimikoa prozesu bat da, eta substantzia kimiko batzuk beste batzuetan bihurtzen dira. Erreakzioan, atomoak berrantolatu egiten dira eta energia-aldaketa gertatzen da. Normalean, aldaketak elektroi kopuruan gertatzen dira; nukleoan ez, beraz, elementuak bere horretan mantentzen dira. Hasierako substantziak erreaktiboak edo eragileak dira, eta emaitzak produktuak. Produktuek, sarritan, ezaugarri desberdinak dituzte hasierako substantziekin alderatuta. 
Erreakzioak hainbat azpi-urratsetan gertatzen dira, eta horien mekanismoak azaltzen du nola gertatzen diren . Erreakzio kimikoak ekuazio kimikoen bidez adierazten dira, hasierako eta amaierako substantziak eta baldintzak erakutsiz. 

Abiadurari dagokionez, hauek abiadura zehatz batean gertatzen dira, tenperatura eta kontzentrazioaren arabera. Batzuek beroa askatzen dutelarik (erreakzio exotermikoak) eta beste batzuek beroa behar dutelarik (erreakzio endotermikoak). 

Gainera, erreakzioak erredox- edo azido/base erreakzioak izan daitezke; lehenengoetan oxidazioa eta erredukzioa gertatzen dira. Kimika sintetikoan, erreakzio hauek erabiltzen dira produktu berriak sortzeko. Biokimikan aldiz, metabolismoaren-bideek erreakzio kateak osatzen dituzte, eta entzimek katalizatzaile gisa jokatzen dute, zelulen barruko baldintza arruntetan erreakzioak gertatzea ahalbidetuz. 

 Ezaugarriak 

 Energia 
Erreaktiboetako loturak apurtu eta produktuetako lotura berriak sortzean, energia-balantzea egitea ezinbestekoa da erreakzio kimikoen portaera ulertzeko. Energia hori atomoen eta molekulen arteko lotura kimikoetan dago biltegiratuta, eta hauek apurtu eta berriak eratzean energia xurgatu edo askatu egiten da. Erreakzio endotermikoetan, sistemari kanpoko energia eman behar zaio loturak apurtzeko, eta horregatik bukaerako produktuek energia gehiago dute hasierako erreaktiboek baino. Erreakzio exotermikoetan, aldiz, lotura berriak sortzean energia askatzen da, eta sistema berez sortzen duen beroa ingurumenera pasatzen da. Bestalde, erreakzio atermikoetan, energia-balantzea zero da; hau da, ez da energia trukerik gertatzen. Energia trukearen forma nagusia beroa den arren, lan forman ere ager daiteke. Adibidez, gasen bolumen-aldaketak presio konstantean. Termokimika izeneko kimikaren atalak energia trukearen eta aldaketen neurgailuak eta interpretazioak aztertzen ditu, batez ere entalpia-aldaketa kontzeptua erabiliz. Entalpia-aldaketa presio konstantean trukatutako beroaren adierazle zuzena da, eta honek erreakzioaren exotermia edo endotermia zehazten laguntzen du. Energia hori ezagutzeak erreakzioen kontrolean eta aplikazio praktikoetan garrantzia handia du, hala nola, industria kimikoan edo ingurumenean. 

 Etekina 
Erreakzio kimiko batean etekinak (errendimendua) adierazten du, hots, zenbat produktu lortzen den benetan eta zenbat produktu lortuko litzatekeen teorikoki, lehenago kalkulatutako kantitatearekin alderatuta. Kasu oro, etekin teorikoa beti handiagoa izango da benetan lortutako produktua baino, hainbat faktore direla eta, esate baterako erreakzioaren ez-egonkortasuna, galera eta desazkundea, eta baldintza ez-idealak. 

Etekina ehunekotan (%) adierazten da, eta honela kalkulatzen da: 

 Abiadura 
Beste ezaugarri garrantzitsu bat erreakzioaren abiadura da. Erreakzio kimikoen abiadura adierazten du zenbat denbora behar den produktuak sortzeko edo erreagenteak kontsumitzeko. Abiadura hori faktore askok baldintzatzen dute, hala nola, tenperaturak, presioak, kontzentrazioak, eta katalizatzaileen erabilerak. Katalizatzaileek erreakzioaren abiadura azkartzen dute, baina bere egitura aldatu gabe. Erreakzioen abiadura kontrolatzea garrantzitsua da industria-prozesuetan, energiaren etekina eta produktuen kalitatea. 

 Ekuazio kimikoa 

Ekuazio kimikoek erreakzio kimikoak adierazten dituzte; Hau da, substantzia batzuk (erreaktiboak) nola eraldatzen diren beste substantzia batzuetan (produktutan) azaltzen dute. Erreakzio kimiko baten bidez, atomoak ez dira desagertzen ezta sortzen ere. Aitzitik euren arteko loturak apurtu eta beste modu batean konbinatzen dira substantzia berriak eratuta. Prozesu horrek atomoen antolamendua aldatzen du, eta ondorioz, sortzen diren produktu kimikoek jatorrizko substantziekin alderatuta, propietate fisiko eta kimiko guztiz desberdinak dituzte.

Ekuazio kimikoak ikur eta formula kimikoen bidez idazten dira, eta hauei esker jakin dezakegu zein substantziak parte hartzen duen erreakzioan, eta zein egoeratan eta zein kantitatetan dagoen. Adibidez, honako erreakzio klasiko hau har dezakegu:

2 H2(g) + O2(g) -> 2 H2O(g)

Aurreko ekuazio kimikoan agertzen diren zenbakiek erreaktiboen eta produktuen arteko proportzioak adierazten dituzte, hau da, erlazio estekiometrikoak.

aA(g) + bB(g) -> cC(g) + dD(g)

Erlazio horiek hauxe adierazten dute: A substantziaren a molekulak erreakzionatzeko, B substantziaren b molekula beharko dira, eta, ondoren, C substantziaren c molekula eta D substantziaren d molekula sortuko dira.

Erreakzio kimiko arruntetan, ekuazioaren bi aldeetako atomo-motak eta -kopuruak berdinak dira, eta horri erreakzioa doitua egotea esaten zaio (ez da horrela izaten erreakzio nuklearretan).

Erreakzio batean zenbat erreaktibo gastatuko den eta zenbat produktu sortuko den jakiteko, ekuazioaren estekiometria erabiliko dugu; baina kontuan hartu behar da hasieran ipinitako kantitateak ez baldin badira estekiometriak agindutakoak proportzioan kantitate urrienean dagoen erreaktiboa izango dela erreakzioa mugatuko duena; eta horri erreaktibo mugatzailea esaten zaio.

Adibidez, burdina metalikoak airearen oxigenoarekin erreakzionatutakoan, burdin oxidoa eratzen da.

Erreakzio hau presio atmosferikoan gertatzen bada, oxigenoa soberan dago, eta hortaz, burdina da erreaktibo mugatzailea, burdina guztia oxidatu ondoren erreakzioa geldituko baita.

Aipatu bezala, ekuazio kimikoetan hainbat sinbolo osagarri erabiltzen dira: (g) gas-egoera, (l) likidoa, (s) solidoa eta (aq) disoluzio urtsua adierazteko. Halaber, Δ sinboloa beroaren parte-hartzea edo askapena adierazteko erabiltzen da, eta gezien gainean askotan baldintza bereziak (tenperatura, katalizatzaileak, presioa…) jartzen dira .

Laburbilduz, ekuazio kimikoek aukera ematen dute prozesu kimiko bat zehatz eta unibertsalki azaltzeko, bere osaera, baldintzak, energia-aldaketak eta emaitzak modu sinple eta argian adierazita. Horregatik, ekuazio kimikoak kimikaren hizkuntza unibertsaltzat jotzen dira, munduko zientzialari guztiek ulertzen duten komunikazio tresna garrantzitsuena baita.

 Erreakzioen informazioa ekuazio kimikoan 
Normalean, erreakzioak berez gertatzen dira baina erreakzio batzuk baldintza batzuetan bakarrik gertatzen dira eta ekuazio kimikoan txertatzen da informazio hori eta beste asko hainbat sinboloren bidez:

 Batzuetan, erreakzio osatugabeak gertatzen dira, produktuak erreaktibo bihur daitezkeelako, alderantzizko prozesuaren bidez. Kasu hauetan gezi bikoitza jartzen da bakoitza alde banatara.

 Beste batzuetan erreaktiboak eta produktuak zein agregazio egoeratan dauden adierazi behar da horretarako (g),(l),(s) eta (aq) sinboloak erabiltzen dira agregazio egoera solidoa, likidoa, gasa den edo uretan disolbatuta dagoen esateko.

 Grezierazko delta letra larria agertzen bada, prozesua gertatzeko erreaktiboak asko berotu behar direla esan nahi du.

 Erreakzio batean substantzia gaseoso bat askatzen denean,eskuinaldean goranzko gezi bat jartzen da. Era berean, disoluzio likido batean hauspeakin bat sortzen bada, beheranzko gezi batekin adierazten da.

 Erreakzio-motak 

 Azido-base erreakzioak 

Hainbat teoria daude substantzien portaera azidoa edo basikoa esplikatzeko. Arrheniusen arabera, uretan disolbatutakoan H3O+ ioiak ematen dituena da azidoa, eta basea, berriz, OH- anioiak ematen dituena; Brönsted-Lowryren arabera, azidoak protoi-emaileak dira, eta baseak protoi-hartzaileak; Lewisen definizioaren arabera, azkenik, azidoak elektroi-bikote hartzaileak dira eta baseak elektroi-bikote emaileak. Edozein kasutan, azido-base erreakzioak azidoen eta baseen arteko erreakzioak dira.

HCOO - CH3 + NH4OH -> NH4COO - CH3 + H2O

Azido azetikoak (azidoa) amonio hidroxidoarekin erreakzionatzen du (basea), eta amonio azetatoa (gatza) eta ura sortzen dira.

 Erredox erreakzioak 

Erreakzio hauetan, aldaketak gertatzen dira atomoen oxidazio-zenbakietan, hau da, espezie kimikoen artean elektroiak transferitzen dira.

2S2O^{2-}_3 (aq) + I2(aq) -> S4O^{2-}_6 (aq) + 2 I- (aq)

Adibide honetan, iodoa (I2) erreduzitu egiten da, haren oxidazio-zenbakia 0tik 1era pasatzen baita, eta tiosulfato anioia (2S2O^{2-}_3) oxidatu, haren oxidazio-zenbakia +2tik +5era pasatzen baita (egiatan, bi sufre-atomoen oxidazio-zenbakia 0 da, eta beste biena +5; beraz, batezbestekoa +2,5 izango genuke).

 Errekuntza-erreakzioak 

Errekuntza-erreakzioak erredox erreakziotzat har daitezke. Erregai den substantzia elementu oxidatzailearekin (normalean oxigenoa) konbinatutakoan, beroa eta oxidatutako produktuak sortzen dira. Errekuntza osoa gertatzen denean, berriz, erregai osoak oxigenoarekin erreakzionatu, eta karbono dioxidoa eta ura sortzen dira.

C4H10(g) + 13/2 O2(g) -> 4CO2(g)+5H2O(g)

 Hauspeatze erreakzioak 
Substantzia bat (gatz bat adibidez) uretara botatakoan, gerta daiteke guztiz disolbatzea edo ontziaren hondoan substantzia solidoa agertzea hauspeakina, hain zuzen ere. Substantziaren, kantitatearen eta nahaste-kondizioen araberakoa da emaitza; hau da, ez da gauza bera gatz arrunta, sodio kloruroa (NaCl), gehitzea urari edo zilar kloruroa (AgCl) gehitzea, disolbagarritasun ezberdina baitute.

Adibidez, zilar kloruroaren kasuan, hauxe da hauspeatze-erreakzioa:

AgCl(s) <=> Ag+(aq)+Cl-(aq)

Zilar kloruro solidoa (AgCl(s)) uretara botatakoan, neurri batean zilar katioitan (Ag+) eta kloruro anioitan (Cl-), bietan, deskonposatzen da. Gehitutako kantitatea nahikoa ez bada bi ioien kantitateak gatzaren disolbagarritasuna gainditzeko, zilar kloruro guztia disolbatzen da. Baina kantitate handiagoan gehituz gero, ioien arteko biderkadura disolbagarritasuna baino handiagoa da, eta, azkenik, disolbatu gabeko zilar kloruro solidoa ikusiko dugu ontziaren azpialdean; hauspeakina, hain zuzen ere.

 Erreakzioen zinetika 

Erreakzio kimiko guztiak ez dira abiadura berean gertatzen; badira ia bat-batean gertatzen diren erreakzioak eta badira, kontrara, denbora luzea behar dutenak. Erreakzio-abiaduraz arduratzen den kimikaren atala zinetika kimikoa da. Gainera, ingeniaritza kimikoan, enzimologian eta ingurumen-ingeniaritzan ere erabiltzen den kontzeptua da.

 Zinetika kimikoa 
Erreakzioa gertatzeko, molekulen arteko talkak gertatu behar du; gainera, erreakzionatuko duten taldeek elkarrekin topo egin behar dute erreaktiboen eta produktuen arteko trantsiziozko egoera batean, eta talkaren energiak nahikoa handia izan behar du trantsiziozko egoera horretara heltzeko eta, hala, produktuak sortzeko. Hiru baldintza horiek batera betetzen direnean, erreakzioa azkarra da, eta, bestela, motelagoa.

Erreakzio baten abiadura bizkortzeko hainbat modu daude: katalizatzaileak erabiliz, tenperatura aldatuz, erreaktiboen kontzentrazioak aldatuz... Hidrogeno eta oxigeno gasak elkarrekin daudenean, giro-tenperaturan, ez da erreakziorik gertatzen, baina platino-hautsa gehitutakoan erreakzioa bortizki gertatzen da, leherketa baten moduan. Platinoaren gainean oxigenoa adsorbatzen da, eta oxigeno diatomikoaren atomoen arteko loturak ahuldu eta errazago erreakzionatzen du hidrogenoarekin, eta ura ematen du. Erreakzioaren bukaeran, platinoa hasieran bezala egongo da, hau da, berreskuratu egingo da.

 Erreakziobidea 
Erreakzio bat gertatzeko jarraitutako bideari erreakziobide edo erreakzio-mekanismo esaten zaio, eta, zenbait kasutan, katalizatzaileak mekanismo horretan eragiten du.

aA + bB -> cC

Abiadura erreaktiboak desagertzeko abiadura moduan edo produktuak sortzeko abiadura moduan defini daiteke, hau da,

eta abiadura hori erreaktiboen kontzentrazioarekin lotuta egongo denez, oro har hau da abiadura-ekuazioa:

non  abiadura-konstantea den, eta  eta  abiaduraren erreakzio-ordenak bi erreaktiboekiko.

Erreakzioa gertatzen hasten denean, erreaktiboen kontzentrazioak txikituz doaz pixkanaka, eta produktuenak, aldiz, handituz. Hortaz, produktuen arteko talkak ugarituz doaz, eta idatzita dagoenaren alderantzizko erreakzioa gerta daiteke. Beraz, erreakzioa idatzitako bi noranzkoetan gertatzen da, bakoitzean abiadura batez. Erreakzio zuzenaren abiadura txikituz doa pixkanaka, eta alderantzizkoarena handituz. Bi abiadurak berdindutakoan, itxuraz behintzat ez da erreakziorik gertatzen, eta erreakzioa orekara iritsi dela esaten da.

 Erreakzioen energia 
Erreaktiboetako loturak apurtu eta produktuetako lotura berriak sortutakoan, energia-balantzea egin beharko da; hau da, bukaerako egoeran produktuek energia gehiago izan dezakete erreaktiboek baino, edo gutxiago, edo berdin. Lehenengo kasuan, erreakzioa gertatzeko energia eman beharko zaio sistemari, eta erreakzio-mota horri erreakzio endotermikoa esaten zaio; bigarrenean, aldiz, erreakzioa gertatutakoan energia askatuko da, eta erreakzioa exotermikoa dela esan ohi da. Azkenik, energia ez bada xurgatzen ez askatzen, erreakzioa atermikoa izango da. Erreakzioetan trukatutako energiaz arduratzen den kimikaren atala termokimika da. Energia bero moduan trukatuko da normalean, eta laborategian gehienetan esperientzia guztiak presioa konstante mantenduz egiten direnez, balantze energetikoa zehaztuko duen magnitudea entalpia-aldaketa izango da, .

 Erreakzioen etekina 
Paperean idatzitako ekuazio kimikoak erreaktiboen eta produktuen arteko proportzioa adierazten du, baina, askotan, erreakzio-ontzian jarritako erreaktibo guztiak ez du erreakzionatzen, edo beste substantzia desegokiren bat sortzen da. Beraz, gauza bat da erreakzio ideala, eta bestea benetan gertatzen dena. Beraz, erreakzio batean benetan sortzen den produktu-kantitatea teorikoa baino txikiagoa da beti, eta hori erreakzioaren etekinak ematen du.


 Erreferentziak 

 Kanpo estekak 
  Erreakzio kimikoak pdf
  Erreakzio kimikoen kontzeptua, doitzea eta motak

Kategoria:Kimika

Kategoria:Eraldaketa