PRACTICA N.2
INTRODUCCIÓN
Este trabajo se ha realizado con el fin de afianzar los conocimientos en el área de química, repasar los tipos de reacciones, reconocer los tipos de reacciones con base en nuestros conocimientos. También se llevo a cabo los pasos para escribir ecuaciones correctamente.
Sé realizo practicando el uso sustancias que antes solo nos eran mencionadas y ahora conocemos en algunos de sus estados.
Este trabajo se ha realizado con el fin de afianzar los conocimientos en el área de química, repasar los tipos de reacciones, reconocer los tipos de reacciones con base en nuestros conocimientos. También se llevo a cabo los pasos para escribir ecuaciones correctamente.
Sé realizo practicando el uso sustancias que antes solo nos eran mencionadas y ahora conocemos en algunos de sus estados.
OBJETIVOS
► Conocer y analizar las diferentes reacciones químicas, detallando su ecuación correspondiente y dando ejemplos acerca de lo que se plantea.
► Diferenciar las reacciones atendiendo a la energía intercambiada y a la velocidad con que transcurre la reacción.
► Seguir un paso a paso para llevar acabo un buen conocimiento sobre ecuaciones, incluyendo el saber como escribirlas.
► Conocer y analizar las diferentes reacciones químicas, detallando su ecuación correspondiente y dando ejemplos acerca de lo que se plantea.
► Diferenciar las reacciones atendiendo a la energía intercambiada y a la velocidad con que transcurre la reacción.
► Seguir un paso a paso para llevar acabo un buen conocimiento sobre ecuaciones, incluyendo el saber como escribirlas.
MARCO TEÓRICO
REACCIONES QUÍMICAS
¿Qué es una reacción química?
Proceso en el que a partir de una o mas sustancias se originan otras nuevas. Las reacciones químicas suceden cuando se rompen o se forman enlaces químicos entre los átomos. Las sustancias que participan en una reacción química se conocen como los reactivos, y las sustancias que se producen al final de la reacción se conocen como los productos. Se dibuja una flecha entre los reactivos y los productos para indicar la dirección de la reacción química, aunque una reacción química no siempre es una "vía de un solo sentido".
ECUACIONES QUÍMICAS
¿Qué es una ecuación química?
Una ecuación química es un enunciado que utiliza fórmulas químicas para describir las identidades y cantidades relativas de los reactivos y productos involucrados en una reacción química.
Para poder representar lo que ocurre en una reacción química mediante una ecuación, ésta debe cumplir con la Ley de la conservación de la materia y con la Ley de conservación de la energía. Es decir, la ecuación debe indicar que el número de átomos de los reactivos y productos es igual en ambos lados de la flecha y que las cargas también lo son. Dicho en otras palabras, se debe contar con una ecuación balanceada.
Por ejemplo en la siguiente ecuación química, analicemos cuáles son las sustancias participantes a lo largo de la ecuación:
- En reactivos: Participa 1 átomo de carbono, 1 átomo de oxígeno y 6 átomos de hidrógeno. Si realizamos la suma de los átomos totales que participan del lado de reactivos observamos que es igual a 8 átomos:
- En los productos: Participa 1 átomo de carbono, 1 átomo de oxígeno y 6 átomos de hidrógeno. Si realizamos la suma de los átomos totales que participan del lado de productos observamos que es igual a 8 átomos.
Reactivos Productos
► Se escribe en forma de ecuación sustituyendo el signo de igualdad (=) por una flecha (→) que indica el sentido de la misma.
- Delante de cada fórmula se pone el número de unidades del elemento o del compuesto que intervienen en la reacción (excepto si ese número es 1) de manera que una vez completada, para cada elemento debe haber el mismo número de átomos en ambos términos. Por ejemplo, para indicar que cuando el carbono (C) se quema en presencia del oxígeno del aire (O2) se forma dióxido de carbono (CO2), se escribiría:
C + O2 → CO2
- Si queremos escribir la reacción entre el hidrógeno (H2) y el oxígeno (O2) para formar agua (H2O), pondremos:
2 H2 + O2 → 2 H2O
- Y si queremos describir que la piedra caliza (carbonato de calcio: CaCO3) se descompone por el calor dando cal viva (óxido de calcio: CaO) y dióxido de carbono (CO2), tendríamos:
CaCO3 → CaO + CO2
► Los reactivos se colocan a la izquierda y los productos a la derecha de la flecha. Un signo (+) se coloca entre cada reactivo y entre cada producto, cuando es necesario.
► Las condiciones necesarias para efectuar la reacción pueden, si se desea, colocarse arriba o abajo de la flecha o signo de igualdad. Por ejemplo, una letra delta mayúscula () colocada sobre la flecha () indica que se suministra calor a la reacción.
► Se colocan coeficientes (números enteros) frente a los símbolos de las sustancias (por ejemplo, 2 H2O) para equilibrar o balancear la ecuación e indicar el número de unidades fórmula (átomos, moléculas, moles, iones) de cada sustancia que reacciona o que se produce. Cuando no se indica número alguno, se sobrentiende que se trata de una unidad fórmula.
► El estado físico de la sustancias se indica mediante los siguientes símbolos: (s) para el estado sólido; (l) para el estado líquido; (g) para el estado gaseoso; y (ac) para las sustancias en solución acuosa.
► Empiece con las partes más complejas, es decir con los compuestos que tienen varios elementos. En algunos casos, simplemente consiste en ajustar primero los átomos diferentes al hidrógeno y al oxígeno.
► Ajuste el hidrógeno y el oxígeno agregando agua si es necesario, después de que todos los otros elementos estén balanceados.
► Deje los elementos en estado libre hasta el último momento, ya que cambiando los coeficientes de estos sólo cambian esta clase de átomos. Por ejemplo, cuando se escribe un 2 delante del H2O, se duplica el número de átomos de hidrógeno y oxígeno, pero cuando se escribe un 2 delante del Al sólo cambia el número de átomos de Al.
► Para reacciones con iones poliatómicos, ajuste el ion como grupo. Por ejemplo, el SO4-2 se ajusta como ion sulfato y no como átomos de S y átomos de O.
► Generalmente, si aparecen fracciones en la ecuación, se multiplica todo por el número más pequeño que elimine esta fracción. No es esencial hacer desaparecer las fracciones, sin embargo, es más simple en la mayoría de los casos. Además asegúrese al final, que todos los coeficientes estén en relación o proporción más baja posible; si no es el caso, simplifique.
Para realizar el balance por inspección de una ecuación química debes de llevar a cabo los siguientes pasos:
Paso 1:
Escribe la ecuación con la estructura básica para la reacción. Debes considerar la escritura adecuada de las fórmulas y símbolos de todas las sustancias participantes.
Paso 2:
Cuenta los átomos de los elementos de los reactivos:
Participan:
Paso 3:
Cuenta los átomos de los elementos de los productos:
Participan:
Paso 4:
Coloca los coeficientes necesarios para que el número de átomos de cada elemento sea igual en ambos lados de la ecuación. Los coeficientes deben ser números enteros lo más pequeños posibles. Nunca cambies los sub-índices de una fórmula química para balancear la ecuación porque cambiarás la identidad química de la sustancia.
Como puedes observar, tanto en los reactivos como en los productos hay el mismo número de átomos de carbono y de oxígeno, en cambio el número de hidrógenos es diferente.
Para poder igualar el número de hidrógenos tanto en los reactivos como en los productos, se agrega un coeficiente 3 al hidrógeno de los reactivos:
Así entonces, de tener 2 hidrógenos, la fórmula de los reactivos consigue tener 6, tal como en los productos de la fórmula.
Como podrás observar, al colocar un coeficiente de 3 en el H2 la ecuación queda balanceada.
CLASES DE REACCIONES
1. Reacciones de Síntesis o Adición:
Las reacciones de síntesis o adición son aquellas donde las substancias se juntan formando una única sustancia. Representando genéricamente los reactivos como A y B, una reacción de síntesis puede ser escrita como:
A + B —– > AB
EJEMPLO:
- Fe + S —– > FeS
- 2H2 + O2 —– > 2H2O
- H2O + CO2—– > H2CO3
Perciba en los ejemplos que los reactivos no precisan ser necesariamente substancias simples (Fe, S, H2, O2), pudiendo también se substancias compuestas (CO2, H2O) pero en todas el producto es una sustancia “menos simple” que las que originaron.
2. Reacciones de Análisis o Descomposición:
Las reacciones de análisis o descomposición son lo opuesto de las reacciones de síntesis, o sea, un reactivo da origen a productos más simples que el. Escribiendo la reacción genérica nos resulta fácil entender lo que sucede:
AB —– > A + B
EJEMPLO:
- 2H2O ----> 2 H2 + O2
- 2H2O2 ----> 2H2O + O2
3. Reacciones de Desplazamiento:
Las reacciones de desplazamiento o de sustitución simple merecen un poco más de atención que las anteriores. No que sean complejas, pues no lo son, pero tienen algunos pequeños detalles. En su forma genérica la reacción puede ser escrita como:
AB + C —– > A + CB
Vamos a entender lo que sucede: C cambio de lugar A. Simple asi, pero será que esto ocurre siempre? Intuitivamente la respuesta es que no. Imagina lo siguiente: Entras en un baile y ves a la persona con la que te gustaría bailar bailando con otra persona. Vas a ir hasta ella e intentar hacerla cambiar de pareja, estarás intentando desplazar el acompañante indeseable y asumir su lugar. Si resulta que eres más fuerte que el “indeseable” basta darle un empujón para asumir su lugar, pero si el fuera un bruto troglodita, posiblemente el no sentirá ni el empujón que le des.
En la reacción de desplazamiento el proceso es idéntico: C ve a B ligado a A, se aroxima y siendo más fuerte, desplaza A y asume la ligación con B. En caso que C no sea más fuerte que A, nada sucederá.
Bastará entonces saber quien es más fuerte que quien.
Au<Ag<Cu<H<Pb<Sn<Ni<Fe<Cr<Zn<Al<Mg<Na<Ca<K<Li
Metales nobles < hidrogeno < metales
De esta forma, tenemos:
- 2Na + 2H2O —– > 2NaOH + H2 [el sodio desplaza al hidrógeno del agua H-OH]
- Au + HCl —– > no reacciona [el oro no consigue desplazar al hidrógeno]
4. Reacciones de doble sustitución:
AB + CD —– > AD + CB
A cambió de lugar con C. La diferencia de este tipo de reacción con el desplazamiento, es que ni A ni C estaban solos y en ambos casos ninguno de ellos quedó solo luego de la sustitución.
Para entender como es cuando una reacción de este tipo ocurre, tendremos que observar lo siguiente:
La substancia AB esta en solución y de esta forma lo que tenemos en verdad son los iones A+ y B- separados unos de los otros. La substancia CD también está en solución, por tanto tenemos también los iones C+ y D- separados.
Cuando juntamos las dos soluciones estamos promoviendo una gran mezcla entre los iones A+, B-, C+ y D-, formando una gran “sopa de iones”.
Si al combinar C+ con B-, el compuesto CB fuera soluble, los iones serán nuevamente separados en C+ y B-, resultando exactamente en la misma cosa que teníamos anteriormente. Lo mismo sucede con A+ y B-
Así, al mezclar AB con CD, estamos en verdad haciendo:
(A+ ) + (B- ) + (C+ ) + (D- )
Tomemos en cuenta que juntar iones que se separarán nuevamente resultará en la misma “sopa de iones” y no resulta en ninguna nueva susbtancia, por tanto no ocurre ninguna reacción.
Para que la reacción efectivamente ocurra, será necesario que al menos uno de los probables productos (AD o CB) no sean separados al juntarse, o sea, deben formar un compuesto insoluble y esto es logrado a través de una sal insoluble, de un gas o de agua.
Si uno de los productos fuera una sal insoluble el no será separado en iones y permanecerá sólido. Si fuese un gas, el se desprenderá de la solución (burbujas) y también permanecerá con sus moléculas agrupadas. Mientras que si uno de los productos fuese agua, ella no se desagrega en su propia presencia.
NaCl + AgNO3 —– > NaNO3 + AgCl
En esta reacción el producto AgCl (cloruro de prata) es insoluble, por tanto la reacción ocurre.
NaCl + LiNO3 —– > NaNO3 + LiCl
Como ninguno de los productos formados, NaNO3 (nitrato de sodio) o Lic. (Cloruro de Litio) es insoluble, la reacción no sucede.
NaOH + HCl —– > NaCl + H2O
Como uno de los productos es água (H2O), la reacción ocurre.
Para la previsión de ocurrencia o no de una reacción de doble desplazamiento es fundamental que conozcamos la solubilidad de las salen en agua, y para recordar esto lea acerca de solubilidad en el agua.
EJEMPLO:
Imagínese que usted desea obtener sulfato de plomo (PbSO4), usted sabe que tendrá que juntar el ion del plomo (Pb 2+) y el ion de sulfato (SO42 -). Como sabemos que el sulfato de plomo es insoluble, podemos promover un doble desplazamiento
PbX + YSO4 —– > PbSO4 + XY
Es solo elegir X e Y de forma que las dos substancias sean solubles.
Otra forma de realizar el desplazamiento de hidrógeno, del hidrógeno por el plomo ya que este es más reactivo.
Pb + H2SO4 —– > H2 + PbSO4
5. Reacción de combustión
La combustión es una reacción química de oxidación, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de energía, en forma de calor y luz, manifestándose visualmente como fuego.
En toda combustión existe un elemento que arde y otro que produce la combustión , generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso. Los tipos más frecuentes de combustible son los materiales orgánicos que contienen carbono e hidrógeno.
COMBUSTIBLE +O2 → H2O + CO2+ ENERGÍA.
EJEMPLO:
Cuando se quema un hidrocarburo como el metano (CH4) en presencia de oxígeno.
Cuando se quema el gas propano (C3H8) que viene en los cilindros de gas licuado con oxígeno.
Cuando se utiliza acetileno (C2H2) utilizado en sopletes para soldar, donde alcanza altas temperaturas.
Cuando se quema un hidrocarburo como el metano (CH4) en presencia de oxígeno.
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g)
Cuando se utiliza acetileno (C2H2) utilizado en sopletes para soldar, donde alcanza altas temperaturas.
2C2H2(g) + 5O2(g) → 4CO2(g) + 2H2O(g) (Combustión completa)
2C2H2(g) + 3O2(g) → 4CO(g) + 2H2O(g) (Combustión incompleta)
Ocurren cuando algunos átomos experimentan un aumento en su estado de oxidación , y proceso denominado oxidación, y otros experimentan una disminución en su estado de oxidación, denominada reducción.
EJEMPLO:
Si buscamos los números de oxidación para cada átomo en los reactivos y en los productos, obtenemos lo siguiente:
► Si es una reacción redox, ¿qué se está reduciendo y qué se está oxidando?
- El carbono se está oxidando porque está perdiendo electrones dado que su número de oxidación cambia de 000 a +4+4, 4. El fierro se está reduciendo porque gana electrones cuando su número de oxidación desciende de +3+3, 3 a 000.
- El agente reductor es el reactivo que está siendo oxidado (y, por lo tanto, está causando que algo más se reduzca), así que C(S), es el agente reductor.
► ¿Cuál es el agente oxidante en esta reacción?
BIBLIOGRAFIA
FALTO SGUN INTERCAMBIO DE CALOR 4.0
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