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4.5: Composición, descomposición y reacciones de combustión

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    Objetivos de aprendizaje
    • Reconocer la composición, descomposición y reacciones de combustión.
    • Predecir los productos de una reacción de combustión.

    En esta sección se revisarán tres clasificaciones de reacciones químicas. Predecir los productos en algunos de ellos puede ser difícil, pero las reacciones siguen siendo fáciles de reconocer.

    Una reacción de composición (a veces también llamada reacción de combinación o reacción de síntesis) produce una sola sustancia a partir de múltiples reactivos. Una sola sustancia como producto es la característica clave de la reacción de composición. Puede haber un coeficiente distinto de uno para la sustancia, pero si la reacción tiene solo una sola sustancia como producto, se le puede llamar reacción de composición. En la reacción

    \[2H_2(g) + O_2(g) → 2H_2O(ℓ)\nonumber \]

    el agua se produce a partir de hidrógeno y oxígeno. Aunque se están produciendo dos moléculas de agua, solo hay una sustancia, el agua, como producto. Entonces esta es una reacción de composición.

    Una reacción de descomposición parte de una sola sustancia y produce más de una sustancia; es decir, se descompone. Las características clave de una reacción de descomposición son: una sustancia como reactivo y más de una sustancia como productos. Por ejemplo, en la descomposición del hidrogenocarbonato de sodio (también conocido como bicarbonato de sodio):

    \[2NaHCO_3(s) → Na_2CO_3(s) + CO_2(g) + H_2O(ℓ)\nonumber \]

    carbonato de sodio, dióxido de carbono y agua se producen a partir de la sustancia única hidrogenocarbonato de sodio.

    Las reacciones de composición y descomposición son difíciles de predecir; sin embargo, deben ser fáciles de reconocer.

    Ejemplo\(\PageIndex{1}\): Identifying Reactions

    Identificar cada ecuación como una reacción de composición, una reacción de descomposición, o ninguna.

    1. Fe 2 O 3 + 3SO 3 → Fe 2 (SO 4) 3
    2. NaCl + AgnO 3 → AgCl + NaNO 3
    3. (NH 4) 2 Cr 2 O 7 → Cr 2 O 3 + 4H 2 O + N 2
    Solución
    1. En esta ecuación, dos sustancias se combinan para hacer una sola sustancia. Esta es una reacción de composición.
    2. Dos sustancias diferentes reaccionan para hacer dos nuevas sustancias. Esto no se ajusta a la definición ni de una reacción de composición ni de una reacción de descomposición, por lo que tampoco lo es. De hecho, es posible que reconozcas esto como una reacción de doble reemplazo.
    3. Una sola sustancia reacciona para hacer múltiples sustancias. Esta es una reacción de descomposición.
    Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

    Identificar la ecuación como una reacción de composición, una reacción de descomposición, o ninguna.

    \[\ce{C3H8 → C3H4 + 2H2} \nonumber \]

    Responder

    descomposición

    Una reacción de combustión ocurre cuando un reactivo se combina con oxígeno, muchas veces de la atmósfera, para producir óxidos de todos los demás elementos como productos; cualquier nitrógeno en el reactivo se convierte en nitrógeno elemental, N 2. Muchos reactivos, llamados combustibles, contienen principalmente átomos de carbono e hidrógeno, reaccionando con oxígeno para producir CO 2 y H 2 O. Por ejemplo, la ecuación química equilibrada para la combustión de metano, CH 4, es la siguiente:

    \[CH_4 + 2O_2 → CO_2 + 2H_2O\nonumber \]

    El queroseno se puede aproximar con la fórmula\(C_{12}H_{26}\), y su ecuación de combustión es:

     

    En ocasiones los combustibles contienen átomos de oxígeno, los cuales deben ser contados al equilibrar la ecuación química. Un combustible común es el etanol,\(C_2H_5OH\), cuya ecuación de combustión es:

    \[C_2H_5OH + 3O_2 → 2CO_2 + 3H_2O\nonumber \]

    Si el nitrógeno está presente en el combustible original, se convierte en\(N_2\), no en un compuesto de nitrógeno-oxígeno. Así, para la combustión del combustible dinitroetileno, cuya fórmula es\(C_2H_2N_2O_4\), tenemos:

    \[2C_2H_2N_2O_4 + O_2 → 4CO_2 + 2H_2O + 2N_2\nonumber \]

    Ejemplo\(\PageIndex{2}\): Combustion Reactions

    Completa y equilibra cada ecuación de combustión.

    1. la combustión de propano, C 3 H 8
    2. la combustión de amoníaco, NH 3

    Solución

    1. Los productos de la reacción son CO 2 y H 2 O, por lo que nuestra ecuación desequilibrada es\[\ce{C3H8 + O2 → CO2 + H2O} \nonumber \]

      Equilibrando (y es posible que tengas que ir y venir varias veces para equilibrar esto), obtenemos\[\ce{C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O} \nonumber \]

    2. Los átomos de nitrógeno en amoníaco reaccionarán para hacer N 2, mientras que los átomos de hidrógeno reaccionarán con O 2 para hacer H 2 O:\[\ce{NH3 + O2 → N2 + H2O} \nonumber \]

      Para equilibrar esta ecuación sin fracciones (que es la convención), obtenemos\[\ce{4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O} \nonumber \]

    Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

    Completar y equilibrar la ecuación de combustión para ciclopropanol, C 3 H 6 O.

    Responder

    \[C_3H_6O + 4O_2 → 3CO_2 + 3H_2O\nonumber \]

    Casa con tanque de propano al lado de la casa.
    Figura Combustible\(\PageIndex{1}\) propano © Thinkstock. El propano es un combustible que se utiliza para proporcionar calor a algunos hogares. El propano se almacena en tanques grandes como el que se muestra aquí.

    Claves para llevar

    • Una reacción de composición produce una sola sustancia a partir de múltiples reactivos.
    • Una reacción de descomposición produce múltiples productos a partir de un solo reactivo.
    • Las reacciones de combustión son la combinación de algún compuesto con oxígeno para hacer óxidos de los otros elementos como productos (aunque los átomos de nitrógeno reaccionan para hacer N 2).

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