QUIMICA GENERAL I

Reacciones y Ecuaciones QumicasQumicaIngeniera CivilMsc. Lizandra Lpez BelnTheodore L. Brown, H. Eugene Le May, Bruce E. Bursten QUIMICA: LA CIENCIA CENTRALNovena Edicin2004http://wps.prenhall.com/esm_brown_chemistry_9/

Msc Lizandra Lpez BelnTexto Gua2Para describir la enorme variedad de sustancias qumicas y sus propiedades, los qumicos emplean un lenguaje especial que consta de smbolos y frmulas.Berzelius (1779-1848), qumico sueco, considerado uno de los fundadores de la qumica moderna, sugiri que se usara como smbolo de cada elemento la letra inicial del nombre latino en mayscula, aadiendo la segunda letra de la palabra en minscula. Msc Lizandra Lpez BelnEcuacinNaClLa frmula qumica nos indica la composicin molecular de una sustancia, indica los elementos que la constituyen, y la cantidad de tomos de cada elemento que forman el compuesto, el subndice 1 no se escribe.

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H2OEcuacinMsc Lizandra Lpez BelnPor el nmero de elementos que constituyen a un compuesto qumico se clasifican en:Binarios: dos elementos diferentesTernarios: tres elementos diferentesCuaternarios: cuatro elementos diferentes

NaCl NH4Cl Na2HPO4 Msc Lizandra Lpez BelnEn una frmula qumica, primero va el elemento positivo, el catin. Es decir, el elemento con mayor facilidad para perder electrones en la unin de tomos.

CATINMsc Lizandra Lpez BelnEn segundo trmino se escribe el elemento negativo, el anin. Es decir, el elemento con mayor facilidad para ganar electrones.

ANINMsc Lizandra Lpez BelnEvidencia de las reacciones qumicasCambio fsico la composicin qumica de una sustancia permanece constante.Fundir hieloCambio qumico la composicin qumica de una sustancia cambia.Oxidacin del hierroReaccin qumica a la sustancia le ocurre un cambio qumico y forma una nueva sustancia.Msc Lizandra Lpez BelnUn cambio qumico se lleva a cabo cuando:Se produce un gas.Se produce un slido insoluble.Se observa un cambio de color permanentemente.Se observa un cambio de calor.Exotrmico se libera calor.Endotrmico se absorbe calor.

Msc Lizandra Lpez BelnEcuacin qumica:

2A + B2 2AB

Flecha: produceEscribiendo ecuaciones qumicascatalticocondicionessubndicecoeficienteTemperatura, presin, solventesproductosreactivosMsc Lizandra Lpez BelnLa flecha: indica produce.Cataltico sustancia que acelera la velocidad de reaccin sin consumirse o alterarse permamentemente.Coeficientes: son los nmeros a la derecha de la frmula.Subndice: son los nmeros pequeos que indican el nmero de tomos de cada clase que hay en la frmula qumica.

Msc Lizandra Lpez BelnN2(g) + H2(g) NH3(g)

El estado fsico se indica de la siguiente manera:

(g) o con una flecha hacia arriba ( )gas(l)lquido(s) o con una flecha hacia abajo ( )slido(ac)acuoso

Msc Lizandra Lpez BelnTipos de reacciones:

Reaccin de Combinacin (Sntesis):A + Z AZReaccin de Descomposicin (Anlisis):AZ A + ZReaccin de Simple Desplazamiento :A + BZ AZ + BReaccin de Doble Desplazamiento (Mettesis):AX + BZ AZ + BXReaccin de Neutralizacin:HX + BOH BX + HOH

Tipos de reacciones qumicasMsc Lizandra Lpez Beln

Msc Lizandra Lpez BelnElementos o compuestos se combinan para formar un compuesto:

Combinacinelemento + elemento compuesto2H2 + O2 2H2OMsc Lizandra Lpez BelnCombinacionMetal y oxgeno gaseoso:

2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) metal + oxgeno xido de metalNo-metal y oxgeno gaseoso:

S(s) + O2(g) SO2(g) no-metal + oxgeno gas xido de no-metalMetal y no-metal:

2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s) metal + no-metal compuesto inicoMsc Lizandra Lpez BelnDescomposicin

compuesto elemento + elemento2H2O 2H2 + O2Msc Lizandra Lpez BelnDescomposicinCarbonato hidrogenado de metal:

2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

Durante la reaccin de descomposicin el estado de oxidacin del metal no cambia.Carbonatos de Metal:

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)Msc Lizandra Lpez BelnDescomposicinCompuestos que contienen oxgeno:

2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g) No se puede predecir la frmula de los productos.Msc Lizandra Lpez BelnSimple Desplazamientoelemento + compuesto compuesto + elementoZn + 2 HCl ZnCl2 + H2Msc Lizandra Lpez BelnSimple DesplazamientoLos elementos ms activos desplazan de los compuestos a los menos activos.

KNaCaMgAlZnFeNiSnPbHCuAgAu Sr> Ca> Na

Los metales activos reaccionan directamente con el agua:2Na + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g)Msc Lizandra Lpez BelnSerie de actividad para no-metales:

Esta serie de actividad explica lo siguiente:

Cl2(g) + 2NaBr(ac) 2NaCl(ac) + Br2(l)

Ms activoFClBrIMsc Lizandra Lpez BelnEn una reaccin de simple desplazamiento un metal desplaza otro metal o hidrgeno, de un compuesto o solucin acuosa que tenga una menor actividad segn la serie electromotriz.

Metal y una solucin acuosa

Cu(s) + 2AgNO3(ac) 2Ag(s) + Cu(NO3)2(ac) Msc Lizandra Lpez BelnMetal y cido en solucin acuosa

Fe(s) + H2SO4(ac) FeSO4(ac) + H2(g)

Metal activo y agua

Ca(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(ac) + H2(g)Msc Lizandra Lpez BelnEcuaciones InicasSon ecuaciones que describen la disolucin (formacin de iones) de sustancias solubles en agua

KCl(ac) + AgNO3(ac) KNO3(ac) + AgCl(s)

En estas ecuaciones se indican los iones y molculas en solucin, as como tambin las sustancias slidas, lquidas o gaseosas que no se disuelven.

K+ (ac) + Cl- (ac) + Ag+ (ac) + NO3- (ac) K+ (ac) + NO3- (ac) + AgCl(s)Msc Lizandra Lpez BelnEcuaciones InicasLos iones que estn tanto del lado de los reactivos como del lado de los productos, se llaman iones espectadores.

K+ (ac) + Cl- (ac) + Ag+ (ac) + NO3- (ac) K+ (ac) + NO3- (ac) + AgCl(s)Una ecuacin inica en la que se eliminan los iones espectadores se llama ecuacin inica neta.

Cl- (ac) + Ag+ (ac) AgCl(s)

Msc Lizandra Lpez BelnEcuaciones InicasMolecularMgSO4(ac) + Na2CO3 (ac) MgCO3(s) + Na2SO4 (ac)

Inica

Mg2+ + SO42- + 2Na+ + CO32- MgCO3 (s) + 2Na+ + SO42-Msc Lizandra Lpez BelnDoble DesplazamientoHay un intercambio entre elementos de dos compuestos:

compuesto + compuesto compuesto + compuestoH2SO4 + 2NaOH NaSO4 + 2H2OMsc Lizandra Lpez BelnDoble DesplazamientoEn las reacciones de doble desplazamiento dos compuestos inicos en solucin acuosa intercambian aniones para producir compuestos nuevos.

2AgNO3(ac) + Na2CO3(ac) Ag2CO3(s) + 2NaNO3(ac) solucin solucin precipitado solucin

No hay reaccin si no se forma un precipitado. Esto se puede preveer de acuerdo a las reglas de solubilidad.Msc Lizandra Lpez BelnNeutralizacionUna reaccin de neutralizacin es un caso especial de reaccin de doble desplazamiento.En una reaccin de neutralilzacin, un cido y una base reaccionan para formar un compuesto inico (sal) y agua.cido sustancia que libera iones hidrgeno H+.Base sustancia que libera iones OH-.

HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(l)Use un indicador de pH para comprobar que se llev a cabo la neutralizacin.Se observa un ligero aumento de la temperatura.Msc Lizandra Lpez BelnEjerciciosIdentifique el tipo de cada una de las siguientes reacciones:

Zn(s) + CuSO4(ac) ZnSO4(ac) + Cu(s)2Sr(s) + O2(g) 2SrO(s)Cd(HCO3)2(s) CdCO3(s) + H2(g) + CO2(g)H3PO4(ac) + 3NaOH(ac) Na3PO4(ac) + 3H2O(l)AgNO3(ac) + KCl(ac) AgCl(s) + KNO3(ac)Msc Lizandra Lpez BelnBALANCEO DE LASECUACIONES QUIMICASMsc Lizandra Lpez BelnLey de conservacin de la masaLa masa total de todaslas sustancias presenteses la misma antes ydespus de llevarse a cabo la reaccin qumica.Msc Lizandra Lpez Beln

Molculas diatmicasMsc Lizandra Lpez BelnN2 + H2 NH3Los coeficientes son usados para balancear la ecuacin y esto permitir que el nmero de tomos sea igual en ambos lados.Hay 2 N en la izquierda. Para que hayan 2 N en el lado derecho, colocar el coeficiente 2 al NH3:N2 + 3H2 2NH3Ahora hay dos molculas de NH3 y 2x3 = 6 H del lado derecho.Poner coeficiente 3 al H2.La ecuacin qued balanceada.

Mtodo del TanteoMsc Lizandra Lpez BelnQu significa esta ecuacin?N2 + 3H2 2NH33 molculas de hidrgeno (con 2 tomos) para formar:1 molcula de nitrgeno (con 2 tomos) reacciona con2 molculas de amnaco ( que contiene 1 tomo de N y 3 tomos de H)1 mol de nitrgeno (N2) reacciona con3 moles de hidrgeno (H2) para formar:2 moles de amonaco (NH3)Msc Lizandra Lpez BelnNo introduzca tomos extraos para balancear. NO + O2 NO2 + ONo cambie una frmula con el propsito de balancear la ecuacin. NO + O2 NO3Msc Lizandra Lpez BelnRecomendaciones para balancearBalancee primero, los elementos que menos aparecen en cada lado de la ecuacin.Luego, los grupos poliatmicos sin cambiarlos.Por ultimo, el oxgeno o los elementos libres.Se pueden utilizar coeficientes fraccionarios que al final del proceso o converlos en enteros por una simple multiplicacin.Msc Lizandra Lpez BelnEscriba la ecuacin balanceada para la combustion del metano. Balancear la ecuacin en este orden: C, H, O

CH4 + O2 CO2 + H2O

Ejemplo 1Msc Lizandra Lpez BelnEjemplo 2Escriba la ecuacin balanceada para esta reaccin.

H2(g) + Cl2(g) HCl(g)

Msc Lizandra Lpez BelnEl pentxido de dinitrgeno reacciona con agua para producir cido ntrico. Escriba una ecuacin balanceada para sta reaccin. ( Empezar por el N, H, O)

N2O5 + H2O HNO3

Ejemplo 3Msc Lizandra Lpez BelnEscriba una ecuacin balanceada para la reaccin de combustin del pentano (C5H12). Empiece por el C

C5H12 + O2 CO2 + H2OEjemplo 4Msc Lizandra Lpez BelnEscriba la ecuacin balanceada para la reaccin siguiente:

Al(s) +O2(g) Al2O3(s)Ejemplo 5Msc Lizandra Lpez BelnNO + O2 NO2Balancee la ecuacin qumica.Ejemplo 6Msc Lizandra Lpez BelnBalancee la ecuacin qumica.Ejemplo 7C6H14O4 + O2 CO2 + H2O Msc Lizandra Lpez BelnMtodo RedoxOxidacin:Un elemento se oxida cuando en un cambio qumico su nmero de oxidacin aumentaReduccin:Un elemento se reduce cuando en un cambio qumico su nmero de oxidacin disminuyeMsc Lizandra Lpez BelnPara el MagnesioPara el oxgenoEl Magnesio se oxidEl Oxgeno se redujoEl cambio en los nmeros de oxidacin:

Mtodo RedoxMsc Lizandra Lpez BelnAgente Oxidante y Agente Reductor++AgenteoxidanteAgente reductorAgente oxidante reducidoAgente reductor oxidadoA esta combinacin se le conoce como reaccin redoxGana electronesPierde electronesMtodo RedoxMsc Lizandra Lpez Beln

Mtodo RedoxMsc Lizandra Lpez BelnEjemplo

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EjemploMsc Lizandra Lpez Beln1.- Verificar que la ecuacin este bien escrita y completa.2.- Colocar los nmeros de oxidacin en cada uno de los elementos.3.- Observar que nmeros de oxidacin cambiaron (un elemento se oxida y uno se reduce).4.- Escribir la diferencia de nmeros de oxidacin de un mismo elemento.5.- Multiplicar la diferencia de nmeros de oxidacin por los subndices correspondientes de cada elemento.6.- Cruzar los resultadosBalanceo de EcuacionesMsc Lizandra Lpez Beln7.- Colocar los resultados como coeficientes en el lugar correspondiente.8.-Completar el balanceo por tanteo.9.- Verifica la cantidad de tomos en cada miembro de la ecuacin.10.-En caso de que todos los coeficientes sean divisibles se reducen a su mnima expresin.Balanceo de EcuacionesMsc Lizandra Lpez BelnBalanceo de Ecuaciones

1.- Verificar que la ecuacin este bien escrita y completa.

2. Colocar los nmeros de oxidacin en cada uno de los elementos

Msc Lizandra Lpez BelnBalanceo de Ecuaciones3.- Observar que nmeros de oxidacin cambiaron (un elemento se oxida y uno se reduce).

4. Escribir la diferencia de nmeros de oxidacin de un mismo elemento.

Msc Lizandra Lpez BelnBalanceo de Ecuaciones5.- Multiplicar la diferencia de nmeros de oxidacin por los subndices correspondientes de cada elemento.

6. Cruzar los resultados

Msc Lizandra Lpez BelnBalanceo de Ecuaciones7.- Colocar los resultados como coeficientes en el lugar correspondiente.

8. Completar el balanceo por tanteo.

Msc Lizandra Lpez BelnBalanceo de Ecuaciones9.- Verifica la cantidad de tomos en cada miembro de la ecuacin.

10. En caso de que todos los coeficientes sean divisibles se reducen a su mnima expresin.

Msc Lizandra Lpez BelnEjemplo

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EjemploMsc Lizandra Lpez BelnEjercicio 1HCl + MnO2-----> MnCl2+ H2O + Cl2Cu + HNO3-----> Cu(NO3)2+ NO + H2OH2SO4+ HI -----> H2SO3+ I2+ H2OHNO3+ HI -----> NO + I2+ H2OHNO3+ H2S ------> NO2+ H2O + SCuS + HNO3-----> Cu(NO3)2+ S + H2O + NOK2Cr2O7+ HCl ------> CrCl3+ KCl + H2O + Cl2KMnO4+ HBr -------> MnBr2+ KBr + H2O + Br2MnO2+ HCl ------> MnCl2+ H2O + Cl2Na2Cr2O7+ HCl --------> NaCl + CrCl3+ H2O + Cl2C + HNO3-----> CO2+ NO2+ H2OK2Cr2O7+ SnCl2+ HCl ------> CrCl3+ SnCl4+ KCl + H2O Msc Lizandra Lpez Beln1. Cl2 + KOH KCl + KClO3 + H2O2. PbS + Cu2S + HNO3 Pb(NO3)2 + Cu(NO3)2 + NO2 + S + H2O3. H2O2 + KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + O2 + H2O4. CrI3 + KOH + Cl2 K2CrO4 + KIO4 + KCl + H2O5. PbO2 + Sb + KOH PbO + KSbO2 + H2O6. Cr2(SO4)3 + KI + KIO3 + H2O Cr(OH)3 + K2SO4 + I27. KClO3 + HI + H2SO4 KHSO4 + HCl + I2 + H2O8. HSCN + KMnO4 + H2SO4 MnSO4 + K2SO4 + HCN + H2O9. K4Fe(CN)6 + KMnO4 + H2SO4 K3Fe(CN)6 + MnSO4+ K2SO4 + H2O10. CeO2 + KI + HCl CeCl3 + KCl + I2 + H2O11. KBrO3 + KI + HBr KBr + I2 + H2O12. Ca(IO3)2 + KI + HCl CaCl2 + KCl + I2 + H2OEjercicio 2