4. REACCIONES QUÍMICAS

Lic. Luis Fernando Cáceres Choque2012-10-14

El mundo de las reacciones

REACCIÓN QUÍMICAFenómeno producido cuando se combinan dos o mas elementos, para formar una nueva sustancia o producto que tiene diferentes propiedades físicas y químicas.

Una reacción química es una TRANSFORMACIÓN.

+ =

4Fe 3O22 Fe2O3

REACTIVOS PRODUCTOS

+

)(2)(2)( 222 gls HNaOHOHNa

SÍMBOLOS EN LAS ECUACIONES QUÍMICAS

COEFICIENTES

Indican el número de moles o moléculas de cada una las sustancias que forman parte de la reacción.Usualmente cuando el coeficiente es uno no se escribe.

MÁS SÍMBOLOS . . .

)(2)(2)( 222 gls HNaOHOHNa

SUBÍNDICES

Indican la cantidad de átomos presentes de un elemento en un compuesto.

En el proceso de balanceo de una ecuación química los subíndices no deben modificarse.

)(3)(2)(2 23 ggg NHHN

(s), (l), (g), (ac)

Indican el estado de agregación de las sustancias.

Señala el sentido de la reacción.

Si existe solo una flecha indica que la reacción es irreversible.

Dos flechas en sentido contrario indican que la reacción es reversible.

MÁS SÍMBOLOS . . .

)(2)(2)( 222 gls HNaOHOHNa

Señala la aplicación de calor.

Indica la formación de un gas que se libera.

Señala la formación de un sólido que precipita.

Para indicar la presencia de un catalizador en una reacción, se escribe el símbolo o fórmula del catalizador sobre la flecha que indica el sentido de la reacción.

MÁS SÍMBOLOS . . .

Ejercicio: Ajusta las siguientes ecuaciones químicas por el método de tanteo:

a) C3H8 + O2 CO2 + H2O

b) Na2CO3 + HCl Na Cl + CO2 + H2O

c) PBr3 + H2O HBr + H3PO3

d) CaO + C CaC2 + CO

e) H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + HCl

5 3 4

22

333

2

CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

Reacción de Síntesis Reacción de Descomposición Reacción de Simple sustitución Reacción de Doble sustitución Reacción de Combustión Reacción de Neutralización Reacciones exotérmicas y endotérmicas Reacciones reversibles e irreversibles Reacciones de oxido reducción

REACCIONES DE COMBINACIÓN, ADICIÓN Ó SÍNTÉSIS

Cuando dos o más reactivos se unen para formar un solo producto.

A + B + ... C

2 Mg(s) + O2(g) 2 Mg O(s)

N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g)

Ca O(s) + H2O(ac) Ca (OH)2(ac)

Cuando un reactivo origina dos o más productos.

A B A + B

2 H2O 2 H2 + O2

2 K Cl O3 2 K Cl + 3 O2

Ca C O3 CO2 + Ca O

2 K N O3 2K NO2 + O2

REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN O ANÁLISIS

Los átomos de una sustancia simple sustituyen o desplazan a los átomos de otra sustancia, para formar nuevas sustancias.

A + BC A C + B

Zn + 2 H Cl Zn Cl2 + H2

Zn + 2 H2S O4 Zn (SO4)2 + 2H2

Fe + Cu SO4 Fe SO4 + Cu

Cl2 + 2K I 2 K Cl + I2

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN SIMPLE O DESPLAZAMIENTO

Son aquellas en las que dos sustancias compuestas intercambian sus átomos mutuamente.

A B + CD A D + B C

Ag+NO3- + H+Cl- Ag+Cl- + H+NO3

-

Pb2+(NO3)2- + 2K+I- Pb2+I2 + 2K+NO3

-

Na2+CO3 + Ca Cl2 Na +Cl- + Ca2+ CO3

2-

K2+S2- + Mg2+SO4

2- K2+SO4

2- + Mg2+S2-

REACCIONES DE DOBLE SUSTITUCIÓN O DOBLE DESPLAZAMIENTO

REACCIONES DE COMBUSTIÓN

Etanol / C2H5OHCarbón / CButano / C4H10Propano / C3H8 + O2

CO2 + H2O Gasolina / C8H18Madera /(C6H10O5)n

Plásticos (Poliestireno) (C6H5-CH=CH2)n

Reacciones entre un ácido y una base

Acido + Base Sal + Agua

HCl + NaOH NaCl + H2O

H2SO4 + Ca(OH) 2 CaSO4 + H2O

REACCIONES NEUTRALIZACIÓN

pH

7ácidO básico

NEUTRO

Son aquellas que liberan calor o alguna forma de energía

A + B C + D + Energía

Zn + 2 H Cl Zn Cl2 + H2 + Energía

Zn + 2 H2S O4 Zn (SO4)2 + 2H2 + Energía

Ca O + H2 O Ca (OH)2 + Energía

Si es exotérmica el calor de reacción es negativo - H

REACCIONES EXOTÉRMICAS

REACCIONES ENDOTÉRMICAS

Son aquellas que al reaccionar absorben calor

A + B + Energía C + D

2 K Cl O3 + Energía 2 K Cl + 3 O2

Ca C O3 + Energía CO2 + Ca O

2 K N O3 + Energía 2K NO2 + O2

Si es endotérmica el calor de reacción es positivo + H

Las reacciones que están relacionadas con la energía se denominan : Exergónicas cuando liberan energía y Endergónicas cuando absorben energía

Son aquellas que pueden verificarse simultáneamente en uno y otro sentido.

A + B AB

N H4 OH NH3 + H2O

I2 + H2 2 HI

CaCO3 CaO + CO2

La reversibilidad o el estado de equilibrio se indica con doble flecha

REACCIONES REVERSIBLES

Son aquellas que se efectúan en un solo sentido

A + B AB

Combustión de un trozo de papel

papel + oxigeno → dióxido de carbono + agua

AgNO3 + HCl AgCl + HNO3

SO3 + H2 O H2 S O4

Una reacción irreversible se identifica con una sola flecha

REACCIONES IRREVERSIBLES

REACCIONES DE OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN

Reacciones que presentan como característica una transferencia de electrones.

Es decir se produce perdida y ganancia de electrones.Oxidación: Es la perdida de electrones que experimenta un átomo o grupo de átomos (aumento de su valencia).

Fe0 Fe+++ + 3 e- Hierro metálico Ión férrico

Reducción: Es la ganancia de electrones que experimenta un átomo o grupo de átomos (disminución de valencia).

Fe+++ + e- Fe++

Ión férrico Ión ferroso

Ejemplos de oxidación - reducción 0 1+ 1- 2+ 1- 0

Zn + 2 H Cl Zn Cl2 + H2

1+ 0

2e- + 2H H2 0 2+

Zn Zn + 2e-

0 0 1+ 1-

2 Na + Cl2 2 Na Cl 0 1-

2e- + Cl2 2Cl 0 +1

Na Na + 1e-

Escala Redox

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7

OXIDACIÓN

REDUCCIÓN

Término Cambio en el número de oxidación

Variación del nº de

Oxidación

Oxidación Perdida de e- Aumenta

Reducción Ganancia DE e- Disminuye

Agente reductorSustancia que se oxida (pierde e-) Aumenta

Agente oxidanteSustancia que se reduce (gana e-) Disminuye

REACCION DE OXIDO REDUCCION

2 e- + I2º 2 I-

S2- Sº + 2 e-

CdS + I2 + HCl CdCl2 + HI + S

Cd2+ + S2- + I2 Cd2+ + 2 Cl- + H+ + I- + S

REDUCCION

OXIDACION

AGENTE OXIDANTE

AGENTE REDUCTOR

I2

CdS

Potencial redoxExpresión numérica de los procesos de óxido–reducción (V).

Se determina comparando el potencial redox de un sistema E°, con el potencial del electrodo de hidrógeno que a pH = 0, es de 0,0 voltios

En los sistemas biológicos (pH = 7,0) E° = -0,42V

POTENCIAL REDOX DE ALGUNOS SISTEMAS

POTENCIAL REDOX DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA

SISTEMA E° (Voltios)Succinato a alfa Cetoglutarato

- 0,67

Hidrogenión a Hidrógeno - 0,42 NAD a NASDH + H - 0,32Oxaloacetato a Malato - 0,17Fumarato a Succinato + 0,03Citocromo C (Fe2+ a Fe3+) + 0,08Oxígeno a Agua + 0,82

ESTEQUIOMETRÍA

Estudio cuantitativo de los moles, las masas y los volúmenes de los reactivos y productos que intervienen en una reacción química.

Peso Molecular: Masa relativa de una molécula, comparada con la masa del átomo de C. El PM puede calcularse, si se conoce la fórmula de la sustancia, sumando los pesos atómicos y multiplicándolos por el número de átomos presentes.

Molécula Peso Molecular (g/mol)

H2O 18

H2SO4 98

C6H12O6 180

RELACIONES MOLARES/MASA -VOLUMEN

1. Mol – Mol2. Mol – Gramo3. Gramo – Gramo4. Mol/Gramo - Volumen

4Zn(s) + 10HNO3(ac) → 4Zn(NO3)2(ac) + N2O(g) + 5H2O(l)

1. ¿Cuántos moles de agua se forman con 1,5 moles de HNO3?2. ¿Cuántos g de zinc se requieren para obtener 3 moles de

Zn(NO3)2?3. Si se forman 135 g de Zn(NO3)2, ¿Cuántos g de agua se

forman? 4. ¿Cuántos L de N2O se forman en CN cuando reaccionan 348 g

de Zn?

El volumen que ocupa un mol de un gas en condiciones normales (CN) de presión y temperatura (P=1 atm / t = 0°C) es igual a 22,4 L (1 mol gas = 22,4 L)

Ejercicio

Resuelvan todos los ejercicios resueltos y

propuestos de temas 3 y 4(de a buenitas)