INSTITUTO TÉCNICO MARÍA INMACULADA

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1 INSTITUTO TÉCNICO MARÍA INMACULADA CIENCIA, VIRTUD Y LABOR FORMANDO LIDERES ESTUDIANTILES PARA UN FUTURO MEJOR PLAN DE CLASE GRADO: Noveno ÁREA: Ciencias Naturales ASIGNATURA: Química TEMA: LAS REACCIONES QUÍMICAS TIEMPO: 12 horas DOCENTE: José Beethoven Lerma INDICADORES DE DESEMPEÑO: Entiende el concepto de reacción química y como se representa gráficamente. Identifica los diferentes tipos de reacciones químicas, teóricamente y también en el laboratorio. Representa una reacción química, mediante una ecuación química y reconoce el agente oxidante, el agente reductor, la sustancia oxidada y la sustancia reducida. Balancea ecuaciones químicas por los métodos de tanteo, óxidoreducción, iónelectrón. GUÍA PEDAGÓGICA DE QUÍMICA 1. Motivación: La química se fundamenta primordialmente en los cambios o trasformaciones que sufre la materia, y desde esta óptica, te invito a abordar con expectativa este tema de las reacciones químicas. Hay que recordar que existen fenómenos naturales que se pueden explicar a través de las reacciones químicas, por ejemplo la bioquímica estudia las reacciones químicas que ocurren al interior de los organismos vivos; como la fotosíntesis en las plantas que a partir de gas carbónico CO 2 y agua H 2 O, macro nutrientes, micronutrientes, luz, clorofila, producen o fabrican moléculas tan complejas como frutas, hortalizas, legumbres, almidones entre otros, y mucho oxígeno. Los alimentos que tu consumes son trasformados en ese inmenso laboratorio llamado estomago en sustancias fácilmente asimilables para que tu te mantengas vivo, mediante reacciones químicas llamadas metabolismo de los alimentos. Si miras a tu alrededor puedes observar la formación de óxidos, lluvia ácida, (averigua que es lluvia ácida si no sabes) producción de luz en las luciérnagas. Comenta con tus compañeros la existencia de otros fenómenos que sean originados por las reacciones químicas. 2. Lectura y observación de videos: Te invito a realizar la lectura La llama: todo un laboratorio que se encuentra en el libro química 1 de norma pagina 144, en la biblioteca de tu colegio, desarrolla la competencia lectora, revisa tu vocabulario, y profundiza. También te invito a que entres a la pagina you tube para que observes videos de reacciones químicas que te motiven al estudio de este fascinante tema de la química. 3. Presentación del tema: Es importante definir una reacción química como un proceso en el cual unas sustancias llamadas reactivos, se transforman en otras nuevas, llamadas productos. Una reacción química se caracteriza por: 1. Un cambio de las propiedades de los cuerpos reaccionantes. 2. Una variación de energía que se pone de manifiesto en el trascurso del proceso. CLASES DE REACCIONES a. Combinación o síntesis: ocurre cuando se unen dos o más sustancias para formar otra sustancia más compleja, cuyas moléculas son el resultado de una reagrupación de los átomos de los reactivos. A + B AB 3H 2 + N 2 2NH 3 b. Descomposición: cuando a partir de un compuesto se obtienen dos o más sustancias simples. AB A + B 2KClO 3 2KCl + 3O 2

2 c. Desplazamiento o sustitución: en este tipo de reacciones, un elemento sustituye o libera a otro elemento presente en un compuesto. A + BC AC + B Fe + CuSO 4 FeSO 4 + Cu d. De intercambio o doble sustitución: cuando al reaccionar dos compuestos intercambian elementos y se producen dos nuevos compuestos. AB + CD AC + BD NaCl + AgNO 3 NaNO 3 + AgCl e. Según el intercambio de calor, las reacciones pueden ser: Reacciones exotérmicas, cuando desprenden calor. 2HCl + Zn ZnCl 2 + H 2 Reacciones endotérmicas: las que ocurren con una absorción de calor. Ejemplo la electrólisis del agua. 2H 2 O + calor (electricidad) 2H 2 + O 2 SIMBOLOGÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS Significa reacción reversible, es decir, que los productos pueden volverse a transformar en reactivos. Indica que la reacción es irreversible, se lee produce. Significa que se forma un precipitado, es decir, un asentamiento (Ejemplo cuando decimos que la leche se cortó) de uno de los productos. Indica que uno de los productos que se forma es un gas. Significa que a los reactivos se les aplica calor. MnO 2 Indica que a la reacción química, se le esta aplicando un catalizador (Sustancia o factor que puede acelerar o Retardar una reacción química). REACCIONES QUÍMICAS Los cambios químicos o reacciones químicas se les dividen en general, en dos grandes grupos: a) Reacciones en las cuales no ocurre transferencia de electrones (e). b) Reacciones en las cuales hay transferencia de electrones (e). Las reacciones en las cuales no se tiene transferencia de e se explican simplemente como la unión o separación de iones o moléculas. Un ejemplo es el cambio que se presenta cuando se mezclan soluciones de cloruro de sodio y nitrato de plata. La solución de cloruro de sodio consiste de iones sodio y iones cloruro en agua; la de nitrato de plata, de iones plata y iones nitrato en agua. Al mezclar las dos soluciones, ocurre un cambio químico como lo demuestra la formación de un precipitado de color blanco. Si se analiza este producto se encuentra que es cloruro de plata, formado por la unión de iones plata y iones cloruro, que es insoluble agua. La ecuación que representa este cambio es: Ag +1 +Cl 1 AgCl Las reacciones en las cuales hay transferencia de e de un átomo a otro se denominan reacciones de oxidaciónreducción (redox). La mayoría de las reacciones químicas importantes, están dentro de este grupo. Un ejemplo de estas reacciones es la que ocurre entre el hidrógeno y el oxígeno para formar agua. En este proceso se presenta un reordenamiento de los electrones de valencia. H O 2 0 H 2 +1 O

3 Antes de ocurrir la reacción, dos núcleos de hidrógeno se encuentran compartiendo un para de e ; como los dos núcleos son idénticos, comparten el par electrónico igualmente. En el estado final, ya formado el producto, cada hidrógeno comparte un par de e con el oxígeno; como este es más electronegativo que el hidrógeno los pares electrónicos no son compartidos igualmente sino que están más al lado del oxígeno. Se presenta así una transferencia parcial de e. Con este ejemplo y el concepto de número de oxidación se pueden analizar algunos de los términos que se emplean en este tipo de reacciones. El hidrógeno al reaccionar con el oxígeno cambia su número de oxidación de (0) a (+1), osea, presenta un aumento en el número de oxidación (perdida de e); se dice que el hidrógeno se oxidó, esto es, sufre un proceso de oxidación. En la misma reacción, para el oxígeno hay un cambio en su número de oxidación de (0) a (), esto es, presenta una disminución en su número de oxidación (ganancia de e), se dice que el oxígeno se redujo, sufrió un proceso de reducción. En los dos procesos descritos el aumento o disminución en los números de oxidación es el resultado de la transferencia de e ; los e ganados por un átomo deben se igual a los e perdidos por el otro. En el mismo ejemplo al hidrógeno se le llama agente reductor, ya que es la sustancia que al oxidarse causa la reducción del oxígeno; y al oxígeno agente oxidante, ya que es la sustancia que al reducirse causa la oxidación del hidrógeno. BALANCEO DE LAS ECUACIONES QUÍMICAS En general se considera que una ecuación química es valida cuando cumple las siguientes tres condiciones: 1. Que esté de acuerdo con los hechos experimentales, esto es que describa exactamente los reaccionantes y productos. 2. Que cumpla la ley de la conservación de la masa. 3. Que se conserve la carga eléctrica. Las últimas dos condiciones se resumen diciendo que la ecuación debe estar balanceada. MÉTODO DE INSPECCIÓN O TANTEO Es aplicable a ecuaciones sencillas, consiste en asignar coeficientes, al azar en un principio, hasta lograr que la ecuación quede balanceada. C 2 H 2 + Cl 2 + Ca(OH) 2 C 2 Cl 4 + CaCl 2 + H 2 O C 2 H 2 + 3Cl 2 Ca(OH) 2 C 2 Cl 4 + CaCl 2 + 2H 2 O Na + Cl 2 NaCl 2Na + Cl 2 2NaCl KClO 3 KCl + O 2 MÉTODO DE TRANSFERENCIA ELECTRÓNICA O REDOX 2KClO 3 2KCl + 3O 2 Para explicar el método, consideremos como ejemplo la reacción entre el dicromato de potasio y el azufre elemental en presencia de agua para producir dióxido de azufre, hidróxido de potasio y óxido crómico; 1. Establecer la ecuación química. K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O + S SO 2 + KOH + Cr 2 O 3 2. Indicar los elementos que presentan cambio en su número de oxidación, asignando los valores respectivos. K 2 +1 Cr 2 +6 O 7 + H 2 +1 O + S 0 S +4 O 2 + K +1 O H +1 + Cr 2 +3 O 3 3. Contabilizar los e transferidos por átomo y por fórmula reaccionante indicando con una flecha si son ganados o perdidos. K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O + S SO 2 + KOH + Cr 2 O 3 3e/átomo 6e/fórmula 4e/átomo 4e/fórmula

4 4. Multiplicar los e transferidos por fórmula, por factores apropiados, de tal manera que el número de e ganados sea igual a los perdidos. Asignar estos factores como coeficientes a las sustancias correspondientes y colocar los coeficientes apropiados a los productos que han cambiado su número de oxidación. 2K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O + 3S 3SO 2 + KOH + 2Cr 2 O 3 3e/átomo 4e/átomo 6e/fórmula (2) 4e/fórmula (3) La mejor forma de calcular los factores, es utilizar el mínimo común múltiplo (m.c.m.) de los electrones transferidos por fórmula; se encuentran dividiendo el m.c.m. por el número de e transferidos por fórmula. En este caso e m.c.m. es 12 que dividido por 6 y 4 da 2 y 3, que son los factores buscados. 4. Calcular por inspección los coeficientes necesarios para las sustancias con átomos que no transfieren e. 2K 2 Cr 2 O 7 + 2H 2 O + 3S 3SO 2 + 4KOH + 2Cr 2 O 3 (básico) MÉTODO DE LAS REACCIONES MEDIAS O DEL IÓN ELECTRON 1. Separar el agente oxidante y el agente reductor. 2. Mostrar el agente oxidante pasando a su forma reducida y el agente reductor pasando a su forma oxidada. 3. Asegúrese de que todos los átomos diferentes a hidrógeno y oxígeno estén balanceados a ambos lados de las dos reacciones medias. Si es necesario, ajustar los coeficientes. 4. Añadir agua donde exista deficiencia de oxígeno. 5. Adicionar hidrógeno donde exista deficiencia de hidrógeno (H +1 ). Es importante que el paso 4 preceda al paso Añadir e donde exista deficiencia de cargas negativas. 7. Si se especifica que la reacción es en medio básico, añadir OH 1 para cancelar los hidrógenos H +1 que aparecen en la reacción media. Combinar H +1 y OH 1 y cancelar las duplicaciones de agua (H 2 O). 8. Para obtener la ecuación balanceada, multiplicar cada reacción media por un número apropiado, de tal forma que al sumar las dos reacciones medias se cancelen los e. 9. Sumar las reacciones medias y cancelar las especies que se dupliquen a la izquierda y a la derecha. CrO 4 + SO SO 4 CrO 4 1 SO 3 SO 4 CrO 4 1 SO 3 + H 2 O SO 4 CrO 4 + 4H +1 1 CrO 4 + 4H e 1 SO 3 + H 2 O SO 4 + 2H +1 SO 3 + H 2 O SO 4 + 2H e CrO 4 + 4H 2 O + 3e 1 + 4OH 1 SO 3 + H 2 O + 2OH 1 SO 4 + 2H 2 O + 2e 2CrO 4 + 8H 2 O + 6e OH 1 3SO 3 + 3H 2 O + 6OH 1 3SO 4 + 6H 2 O + 6e 2CrO 4 + 8H 2 O + 6e + 3SO 3 + 3H 2 O + 6OH OH 1 + 3SO 4 + 6H 2 O + 6e 2CrO 4 + 5H 2 O + 3SO OH 1 + 3SO 4

5 4. Aplicación práctica (taller) a. Resuelve los siguientes ejercicios balanceando las ecuaciones por el método de tanteo, ensayo o error. 1. Ba(NO 3 ) 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 BaSO 4 + Fe(NO 3 ) 3 2. AgNO 3 + NaOH Ag 2 O +NaNO 3 + H 2 O 3. Ca 3 P 2 + H 2 O PH 3 + Ca(OH) 2 4. Fe(OH) 3 + HCl FeCl 3 + H 2 O 5. Na 2 CO 3 + CaCl 2 NaCl + CACO 3 6. C 3 H 8 + O 2 CO 2 + H 2 O 7. HNO 3 + H 2 S NO + S + H 2 O 8. Al 2 O 3 + C + Cl 2 CO + AlCl 3 9. Zn + HNO 3 NH 4 NO 3 + Zn(NO 3 ) 2 + H 2 O 10. HIO 3 + HI I 2 + H 2 O b. Estudia con detenimiento los 9 casos especiales de balanceo de ecuaciones por el método REDOX que encuentras en las páginas contiguas y luego procede a balancear por REDOX las siguientes ecuaciones químicas: KClO 3 + KI + H 2 O KCl + I 2 + KOH H 2 + Fe 2 O 3 Fe + H 2 O H 2 S + HNO 3 NO + S + H 2 O HNO 2 + HI NO + I 2 + H 2 O SnCl 4 + FeCl 2 SnCl 2 + FeCl 3 NH 3 + O 2 NO + H 2 O P 4 O 6 + I 2 P 2 I 4 + P 4 O 10 KClO 3 + C KCl + CO 2 PH 3 + Cu(OH) 2 P 4 + H 2 O + Cu KClO 3 + Na 2 SnO 2 KCl + Na 2 SnO 3 Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O c. Balancea por el método del ión electrón o de las reacciones medias las siguientes ecuaciones químicas. C 3 H 8 + CO O 2 + H 2 O Cr 3+ + S 2 O 8 Cr 2 O 7 + SO 4 CrO 2 + ClO CrO 4 + Cl PH 3 + CrO 4 + P HPO 3 + BrO Br + PO 4 3 CN + IO 3 S + ClO 3 I + CNO Cl + S MnO 4 + H 2 C 2 O 4 Mn 2+ + CO 2 IO 3 + SO 3 I 2 + SO 4 H 2 O 2 + PbS H 2 O + PbSO 4 CrI 3 + Cl 2 CrO 4 + IO 3 + Cl Mn 2+ + HBiO 3 Bi 3+ + MnO 4

6 d. Clasifica las siguientes ecuaciones químicas si son reacciones de síntesis, descomposición, desplazamiento, doble sustitución. H 2 + Cl 2 HCl ( ) PbNO 3 + KI PbI 2 + KNO 3 ( ) Zn + H 2 SO4 ZnSO 4 + H 2 + Energía ( ) Mg(OH) 2 + HCl MgCl 2 + H 2 O ( ) Mg + CuSO 4 Cu + MgSO 4 ( ) CO 2 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + O 2 ( ) N 2 + H 2 NH 3 ( ) C 3 H 8 + O 2 CO 2 + H 2 O + Energía ( ) 5. Síntesis RESUMEN DEL ESTUDIO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS CLASE DE REACCIÓN QUÍMICA DEFINICIÓN EJEMPLO SÍNTESIS O COMBINACIÓN A partir de unos reactantes simples, aparecen unos productos más CO 2 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + O 2 complejos. DESCOMPOSICIÓN A partir de unos reactantes complejos, C 3 H 8 + O 2 CO 2 + H 2 O + E se producen sustancias más simples. SUSTITUCIÓN Cuando uno de los reactantes sustituye a uno de los iones que conforman el otro reactante. HCl + Zn ZnCl 2 + H 2 DOBLE SUSTITUCIÓN EXOTERMICA ENDOTERMICA REVERSIBLES IRREVERSIBLES Escribe tu la definición de lo que es un PRECIPITADO con ejemplo. Define el AGENTE OXIDANTE Define el AGENTE REDUCTOR Que le pasa a la sustancia que se reduce? Que le pasa a la sustancia que se oxida? Que entiendes por catalizador? Define reacción química Define ecuación química Cuando hay un perfecto intercambio de iones para formar nuevos compuestos. H 2 S + Al(OH) 3 Al 2 S 3 + H 2 O Cuando observamos que se produce calor durante la reacción química. Reaccionantes Productos + energía Son aquellas en las que se absorbe energía. Reaccionantes + Energía Productos Cuando los productos que se forman, reaccionan entre sí para originar de N 2 + H 2 NH 3 muevo los reaccionantes. Cuando la totalidad de los reaccionantes KClO 3 calor KCl + O 2 se convierte en productos.

7 6. Plenaria Mediante la plenaria, donde participen todos los estudiantes de noveno grado, se socializará el tema de las reacciones químicas con el ánimo de observar los avances en el proceso de aprendizaje hacia los logros propuestos. Conocidos los avances en el proceso, el docente procederá a retroalimentar las dificultades encontradas y de esta manera afianzar los conocimientos en el tema de las reacciones químicas. 7. Evaluación Para evaluar este tema, se tendrá en cuenta el trabajo individual y grupal de los estudiantes en clase, esto lo hará el jurado encargado de la heteroevaluación. El docente también tendrá en cuenta la participación en clase, y el desempeño en las posibles pruebas objetivas que se efectúen. Además de la autoevaluación seria, honesta y responsable de cada uno de los estudiantes.