Presentacin de PowerPoint

REACCIONES QUMICASDra. Paola Santander G.Universidad de Concepcin201412REACCIONES QUMICAS Y ECUACIONES QUMICASEs un proceso en el que una sustancia (o sustancias) cambia para formar una o ms sustancias nuevas Una ecuacin qumica utiliza smbolos qumicos para mostrar qu sucede durante una reaccin qumica.Escritura de las reacciones qumicas:

La combustin de hidrgeno gaseoso, en presencia de oxgeno, para dar agua, se representa por:H2 + O2 H2ODonde:+ = reacciona con = produce

El hidrgeno molecular reacciona con el oxgeno molecular para producir agua (la flecha indica el sentido de la reaccin).3Sin embargo esta ecuacin no est completa ya que al lado izquierdo hay el doble de tomos de O que al lado derecho:H2 + O2 H2OPara cumplir la ley de conservacin de la materia, debe haber el mismo nmero de tomos a cada lado de la flecha. Para lograr esto es necesario balancear la ecuacin:2H2 + O2 2H2O4

5Balanceo de ecuaciones qumicas:Para esto se debe escribir la ecuacin, anotando los reactivos (reactantes) a la izquierda y los productos a la derecha de la flecha. Luego se procede al balanceo de la ecuacin.Balanceo por tanteo:Se debe colocar DELANTE DE CADA MOLCULA, los coeficientes adecuados para dejar a cada lado de la flecha el mismo nmero de tomos de cada compuesto. NO se modifican los suBndices.Primero se buscan los elementos que aparecen una sola vez a cada lado de la ecuacin pero con distinto n de tomos, se balancean y luego se hace lo mismo con los que aparecen ms de una vez.Se verifica el n de tomos de cada elemento a cada lado de la ecuacin6Ej:Calentamiento de Clorato de Potasio para producir Oxgeno:

KClO3 KCl + O2

Los tres elementos (K, Cl y O) aparecen slo una vez a cada lado de la reaccin, pero slo K y Cl tienen el mismo nmero de tomos a cada lado. Por tanto debemos enfocarnos en el O. Debido a que hay 3 tomos de O a la izquierda y 2 a la derecha, se coloca un 2 delante del clorato y un 3 delante del O.

2KClO3 KCl + 3O2

Ahora se deben igualar los tomos de K y Cl, colocando un 2 delante de la sal.

2KClO3 2KCl + 3O27VERIFICACIN

2KClO3 2KCl + 3O2REACTIVOSPRODUCTOSK= 2K= 2Cl = 2Cl = 2O = 6O = 6SIEMPRE SE DEBEN OCUPAR LOS COEFICIENTES MS SIMPLES POSIBLES8Ejemplo:Combustin del etano (C2H6), componente del gas natural, con el oxgeno del aire, para generar CO2 y H2O

Ejemplo:Cuando el aluminio metlico se expone al aire, se forma en su superficie una capa protectora de xido de aluminio (Al2O3). Esta capa evita que el aluminio siga reaccionando con el oxgeno. Escriba una ecuacin balanceada para la formacin del xido.DISOLUCIN:Es una mezcla homognea de dos o ms sustanciasSOLUTO:Es la sustancia presente en menor cantidad dentro de la disolucinDISOLVENTE:Es la sustancia que est en mayor cantidad dentro de la disolucinUna disolucin puede se gaseosa (aire), lquida (agua de mar) o slida (aleacin)9DISOLUCIONES ACUOSAS910PROPIEDADES ELECTROLTICASELECTROLITO:Es una sustancia que, al disolverse en agua, forma una disolucin que conduce la electricidad.NO ELECTROLITO: Es una sustancia que al disolverse en agua NO conduce la electricidad .

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El agua es un excelente disolvente para compuesto inicos. Aunque es elctricamente neutra, tiene una regin positiva (tomos de H) y una regin negativa (tomo de O). Estos son los polos positivo y negativo del agua, por lo tanto es un disolvente POLAR.

13HIDRATACIN:Proceso en el que un ion se ve rodeado por molculas de agua, acomodadas de manera especfica. Cuando se trata de un disolvente distinto del agua, se denomina SOLVATACIN.La hidratacin ayuda a estabilizar a los iones en disolucin y evita que los cationes se recombinen con los aniones.

14Los cidos tambin son electrolitos. Los cidos fuertes (electrolitos fuertes) se ionizan completamente en agua.Por otra parte, el cido actico (cido dbil) es un electrolito dbil, es decir no se ioniza por completoHCl (g) H+ (ac)+Cl- (ac)15REACCIONES DE PRECIPITACINSE CARACTERIZAN POR LA FORMACN DE UN PRODUCTO INSOLUBLE O PRECIPITADOSOLUBILIDAD: Mxima capacidad de soluto que se disolver en una cantidad dada de disolvente, a una temperatura dada.

Las sustancias pueden se solubles, ligeramente solubles o insolubles.En estas reacciones participan generalmente compuestos inicos.

Pb(NO3)2 (ac) + 2KI (ac)PbI2 (s)+ 2KNO3 (ac)16

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO317

Ejemplo:

Clasifique los siguientes compuestos inicos como solubles o insolubles:Sulfato de plata (Ag2SO4)b) Carbonato de calcio (CaCO3)c) Fosfato de sodio (Na3PO4)d) Sulfuro de cobre II (CuS)18ECUACIONES MOLECULARES, INICAS Y INICAS NETASVeremos como ejemplo la reaccin de precipitacin del yoduro de plomo (PbI2).

Pb(NO3)2 (ac) + 2KI (ac)PbI2(s) + 2KNO3 (ac) Para saber si se forma un pp, primero se combinan los cationes con los aniones de los distintos compuestos y luego se revisa en tablas.Iones espectadores: son aquellos que no participan de la reaccin global.

19Ejemplo:

Prediga lo que sucede cuando una disolucin de fosfato de potasio (K3PO4) se mezcla con una de nitrato de calcio [Ca(NO3)2].Ejemplo:

Prediga el pp que se forma al mezclar una disolucin de Al(NO3)3 con una disolucin de NaOH20REACCIONES CIDO-BASESVANTES ARRHENIUS:En disolucin acuosa, los cidos generan H+ y las bases OH-

cidos:- tiene sabor agrio- generan cambios de color en los pigmentos vegetales- Reaccionan con algunos metales como el Zn, Mg o Fe, para producir hidrgeno gaseoso2HCl + Mg MgCl2 + H2

- Reaccionan con carbonatos y bicarbonatos para formar CO2

2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2

- Las disoluciones acuosas de los cidos conducen la electricidad.21Bases:- Tienen sabor amargo- Son jabonosas al tacto- Producen cambios en colorantes vegetales- Las disoluciones acuosas conducen la electricidadJOHANNES BRONSTED:Un cido es un donador de protones y una base es un aceptor de protones

HCl (g) H+ (ac)+ Cl- (ac)cido de Bronsted

NaOH(s)Na+ (ac) + OH- (ac)

OH-(ac) + H+ (ac)H2O(l)Base de Bronsted22Ejemplo: Clasifique cada una de las siguientes especies como un cido o una base de Bronsted:

HBrNO2-HCO3-

23NEUTRALIZACIN CIDO-BASEEs la reaccin entre un cido y una base(Normalmente se forma agua y una sal)SAL: Compuesto inico formado por un catin (distinto de H+) y un anin (distinto de OH- y O2-).cido + Base Sal + H2O

HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(l)24REACCIONES DE XIDO-REDUCCIN (REDOX)Son reacciones de transferencia de electrones(a diferencia de las reacciones cido-base, en que se transfieren protones)NO TODAS, pero muchas reacciones redox ocurren en agua. En estas reacciones dos elementos se combinan para dar un compuesto 2Mg(s) + O2(g)2MgO(s)

Semirreaccin de oxidacin2Mg2Mg2+ + 4e-Semirreaccin de reduccinO2 + 4e-2O2-Mg = agente reductorO2 = agente oxidante25La suma de las semirreacciones debe dar la reaccin global.El nmero de e- que pierde una especie debe ser IGUAL al nmero de e- que gana la otra especieEJ:

Zn(s) + CuSO4(ac)ZnSO4(ac) + Cu(s)

Los que cambian su estado de oxidacin (es decir, su nmero de electrones), son el Zn y el Cu.

Zn(s) + Cu2+(ac)Zn2+(ac) + Cu(s)

Las semirreacciones son:

ZnZn2+ + 2e-Cu2+ + 2e-Cu26NMERO DE OXIDACIN (ESTADO DE OXIDACIN)Es el nmero de cargas que tendra un tomo en una molcula (o en un compuesto inico) si los electrones fueran transferidos completamenteLos nmeros de oxidacin reflejan el nmero de electrones transferidos.

27REGLAS PARA ASIGNAR EL NMERO DE OXIDACINEn los elementos libres (no combinados) cada tomo tiene nmero de oxidacin cero (H2, Br2, Na, Be, etc.)Para los iones constituidos por un solo tomo (iones monoatmicos), el nmero de oxidacin es igual a la carga del ion (Li+, Ba2+, Fe3+, O2-, etc.). Todos los metales alcalinos tienen estado de oxidacin +1, todos los alcalinotrreos +2 y el Al es +3 en todos sus compuestos.El nmero de oxidacin del O es -2 en la mayora de los compuestos, excepto en el H2O2 y el ion perxido (O22-) que es -1. 4. El nmero de oxidacin del H es +1, excepto cuando est enlazado con metales en compuestos binarios (LiH, NaH, CaH2, etc.), don de es -1.285. El Flor tiene nmero de oxidacin -1 en todos sus compuestos. Los otros halgenos tienen nmeros de oxidacin negativos cuando se encuentran como halogenuros. Cuando estn combinados con oxgeno (oxicidos y oxianiones), tienen nmeros de oxidacin positivos. 6. En una molcula neutra, la suma de los estados de oxidacin de todos los tomos debe ser cero. En un ion poliatmico, la suma de los nmeros de oxidacin de todos los tomos debe ser igual a la carga neta del ion.7. Los nmeros de oxidacin no tiene que ser enteros (en el ion superxido, O2-, el nmero de oxidacin es -1/2).Ejemplo:Asigne el nmero de oxidacin a todos los elementos en los compuestos y en el ion:a) Li2Ob) HNO3c) Cr2O72-29

30BALANCEO DE ECUACIONES REDOXMTODO DEL IN-ELECTRNPaso 1: escriba la ecuacin no balanceada de la reaccin en su forma inicaFe2+ + Cr2O72 Fe3+ + Cr3+

Paso 2: la ecuacin se divide en dos semirreacciones.Oxidacin: Fe2+ Fe3+Reduccin: Cr2O72 Cr3+

Paso 3: cada semirreaccin se balancea de acuerdo con el nmero y tipo de tomos y cargas. Para las reacciones que se llevan a cabo en un medio cido, se agrega H2O para balancear los tomos de O, y H+ para balancear los tomos de H.Fe2+ Fe3+ + e14H+ + Cr2O72 + 6e 2Cr3+ + 7H2O31Paso 4: se suman las dos semirreacciones y se balancea la ecuacin final por inspeccin. Los electrones en ambos lados de la ecuacin se deben cancelar. Si las semirreacciones de oxidacin y reduccin contienen diferentes nmeros de electrones, tendremos que multiplicar una o las dos semirreacciones para igualar el nmero de electrones.

6(Fe2+ Fe3+ + e)14H+ + Cr2O72 + 6e 2Cr3+ + 7H2O 6Fe2+ + 14H+ + Cr2O72 + 6e 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O + 6e

6Fe2+ + 14H+ + Cr2O72 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O32Paso 5: se verifica que la ecuacin contenga el mismo tipo y nmero de tomos, as como las mismas cargas en ambos lados de la ecuacin.En las reacciones en medio bsico los tomos se balancean, como se hizo en el paso 4 para un medio cido. Luego, por cada ion H+ debemos agregar un nmero igual de iones OH en ambos lados de la ecuacin. En el mismo lado de la ecuacin donde aparezcan iones H+ y OH-, stos se pueden combinar para dar agua.Ej.: MnO4- + I- MnO2 + I233

34TIPOS DE REACCIONES REDOX

REACCIONES DE COMBINACIN:

Es una reaccin en la que dos o ms sustancias se combinan para formar un solo producto

35REACCIONES DE DESCOMPOSICIN:

Es la ruptura de un compuesto en dos o ms componentes(Es lo opuesto a la reaccin de combinacin)

36REACCIONES DE COMBUSTIN:

Es una reaccin en la cual la sustancia reacciona con el oxgeno, generalmente con liberacin de calor y luz, para producir una flama

C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(l) REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO:

En estas reacciones, un ion (o tomo) de un compuesto se reemplaza por un ion (o tomo) de otro elemento

Desplazamiento de hidrgeno: Todos los metales alcalinos y algunos alcalinotrreos (Ca, Ba, Sr), desplazan al H2 del agua fra

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2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g)38

Muchos metales son capaces de desplazar el H2 de los cidos:Estas reacciones se usan para generar hidrgeno gaseoso.39

40Desplazamiento del metal: un metal de un compuesto puede ser desplazado por otro metal en estado libre

Si se invierten los compuestos, la reaccin no ocurre41

Serie de actividad o serie electroqumicaCualquier especie reaccionar con aquellas que se encuentren por debajo.Cualquier metal que se ubique por encima del H2, lo desplazar del H2O y de los cidos, y los metales que se ubiquen por debajo, no reaccionarn ni con el H2O, ni con cidos.42Desplazamiento de halgenos: F2 > Cl2 > Br2 > I2

La fuerza oxidante disminuye del flor al yodo, por lo que el flor puede desplazar a los otros halgenos. El flor es tan reactivo que puede atacar al agua, por lo que estas reacciones NO se pueden realizar en solucin acuosa.REACCIONES DE DESPROPORCIN.

Es un tipo especial de reaccin redox, donde un mismo elemento en un estado de oxidacin (intermedio), se oxida y se reduce al mismo tiempo

43Ejemplo:Clasifique las siguientes reacciones redox e indique los cambios ocurridos en los estados de oxidacin de los elementos:

2N2O(g) 2N2(g) + O2(g)6Li(s) + N2(g) 2Li3N(s)Ni(s) + Pb(NO3)2(ac) Pb(s) + Ni(NO3)2(ac)2NO2(g) H2O(l) HNO2(ac) + HNO3(ac)NOMENCLATURAAl comienzo de la qumica era fcil memorizar los nombres de los pocos compuestos que se haban descubierto hasta ese momento, los que derivaban de su aspecto, propiedades , origen, etc.- Leche de magnesia (Mg(OH)2) - Gas hilarante (N2O)- Piedra caliza (CaCO3)- Soda custica (NaOH)- Leja (NaClO, cloro de limpieza)- etc.Pero, con los ms de 20 millones de compuestos que existen ahora, se tuvo que disear un sistema para nombrarlos sin tener que memorizarlos todos (acuerdo mundial)44En primer lugar se debe distinguir entre compuestos orgnicos e inorgnicos:Compuestos Orgnicos: son aquellos que contienen carbono combinado comnmente con H, O, N y S.Excepcin: CO; CO2; CS2; CN-; CO32- y HCO3- (se consideran inorgnicos).Compuestos Inorgnicos: Todo el resto de los compuestos.Nos centraremos principalmente en los compuestos inorgnicos, los que se dividen en compuestos inicos, moleculares, cidos, bases e hidratos. Compuestos inicos: estn formados por cationes y aniones.Con excepcin del ion amonio (NH4+), todos los cationes derivan de tomos metlicos.45

46En el caso de los compuestos binarios, primero se nombra el anin (no metal), seguido por el catin metlico:

NaCl=>Cloruro de Sodio

Primero se nombra al no metal (anin) + la terminacin uro y luego el metal (catin)4748Algunos metales, principalmente los metales de transicin, pueden formar ms de un catin:Fe2+ion ferrosoFe3+ion frricoLa terminacin -oso se asigna al que tiene la menor carga (+) y la terminacin -ico, se le da al de mayor carga (+):FeCl2Cloruro ferrosoFeCl3Cloruro frricoAlgunos elementos pueden adoptar 3 o ms cargas diferentes, por lo que se ha hecho ms comn usar el nombre, designando la carga con nmeros romanos (Sistema Stock)Mn2+ => MnOxido de manganeso IIMn3+ => Mn2O3xido de manganeso IIIMn4+ => MnO2xido de manganeso IV49

Ejemplo :Nombre los siguientes compuestos :

Cu(NO3)2KH2PO4NH4ClO350Compuestos moleculares: A diferencia de los iones, los compuestos moleculares estn formados por UNIDADES MOLECULARES DISCRETAS y generalmente estn formados por compuestos NO metlicos.La mayora son compuestos binarios y se nombran de manera similar a los compuestos inicos binarios. Primero se nombra el segundo tomo de la frmula con el sufijo -uro y luego el primer elemento.HClCloruro de hidrgenoHBrBromuro de hidrgenoSiCCarburo de silicioEn el caso de elementos que forman ms de un compuesto, se utilizan prefijos griegos para indicar el nmero de tomos.COMonxido de carbonoCO2Dixido de carbonoSO3Trixido de azufre 51

NO se usan prefijos griegos en los compuestos que contienen hidrgeno:B2H6DiboranoCH4MetanoNH3AmoniacoH2OAgua52Ejemplo : Nombre o escriba la frmula qumica (cuando corresponda) de los siguientes compuestos moleculares:

SiCl4P4O10NF3Disulfuro de carbonoHexabromuro de silicio53CIDOS Y BASESCIDOS:Es una sustancia que libera iones hidrgeno (H+, protn) cuando se disuelve en aguaLos aniones que terminan en -uro, forman cidos terminados en -hdrico.HClCloruro de hidrgeno (puro) o cido clorhdrico (disuelto en agua)

54Oxicidos:Son los cidos que contienen hidrgeno, oxgeno y otro elemento (elemento central). Se escribe primero el H, luego el tomo central y al final el O.H2CO3cido carbnicoHNO3cido ntricoH2SO4cido sulfricoCuando dos o ms oxicidos tienen el mismo tomo central pero distinto nmero de O, se deben usar las siguientes reglas (por ejemplo el cido clrico, HClO3):1.- al agregar un tomo de O al cido -ico, se le llama cido pericoHClO4cido perclrico2.- al quitar un tomo de O al cido -ico, se le llama cido -oso.HClO2cido cloroso3.- al quitar dos tomos de O al cido -ico, se le llama cido hipoosoHClOcido hipocloroso55Otros ejemplos son:HNO3 (cido ntrico) y HNO2 (cido nitroso)HBrO3 (cido brmico) y HBrO (cido hipobromoso)

56Oxianiones:son los aniones de los oxicidos. Las reglas paranombrarlos son:1.- Cuando se quitan todos los H del cido -ico, el nombre del anin termina en -atoH2CO3 (cido carbnico) => CO32- (carbonato)2.- Cuando se quitan todos los H del cido -oso, el nombre del anin termina en -itoHClO2 (cido cloroso) => ClO2- (clorito)3.- Los nombres de los aniones a los que no se le han quitado todos los H, deben indicar el nmero de H presentes.H3PO4cido fosfricoH2PO4-dihidrgeno fosfatoHPO4 2-hidrgeno fosfatoPO4 3- fosfato57

58Ejemplo :

Nombre el siguiente oxicido y oxianin:

a) H3PO3b) IO4-BASES:Es una sustancia que libera iones hidrxido (OH-) cuando se disuelve en agua

NaOHhidrxido de sodioKOHhidrxido de potasioBa(OH)2hidrxido de bario

El amoniaco (NH3) es un compuesto molecular en estado gaseoso o lquido puro, que tambin se clasifica como base porque al disolverse en agua reacciona con ella para formar NH4+ y OH-59HIDRATOS:Son compuestos que tienen un nmero especfico de molculas de agua unidas a ellos

CuSO4 5H2OSulfato de cobre II pentahidratado

El agua se puede eliminar por calentamiento generando CuSO4 (sulfato de cobre II anhdro)

Otros ejemplos son:

BaCl2 2H2Ocloruro de bario dihidratadoLiCl H2Ocloruro de litio monohidratadoMgSO4 7H2Osulfato de magnesio heptahidratado60

61INTRODUCCIN A LOS COMPUESTOS ORGNICOSLos hidrocarburos son los compuestos orgnicos ms sencillos , contienen slo C e H. stos se usan normalmente como combustibles y como materia prima para la industria qumica

Los hidrocarburos de cadena lineal (que no tienen ramificaciones) se denominan alcanos.

Las propiedades qumicas de estos compuestos estn dadas por los grupos funcionales (tomos enlazados en forma especfica).

Ej.: cuando un grupo OH, -NH2 o COOH, reemplazan a un H en el metano:

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