Slide 1 / 70. Reacciones Químicas

Transcripción

1 Slide 1 / 70 Reacciones Químicas

2 Slide 2 / 70 Ecuaciones químicas Las ecuaciones químicas son representaciones concretas de las reacciones químicas + +

3 Slide 3 / 70 Ecuaciones químicas Las fórmulas de los reactivos (a la izquierda) están conectadas por una flecha con las fórmulas de los productos (a la derecha). Para escribir una ecuación con palabras, escribe los nombres de los reactivos a la izquierda de la flecha, separados por un signo más (+) Reactivo + Reactivo Producto + Producto

4 Slide 4 / 70 Símbolos utilizados en ecuaciones químicas Símbolo Explicación + Utilizado para separar dos reactivos o dos productos Separa reactivos de productos (s) (l) (g) (aq) Q Pt Se usa en lugar de la flecha para las reacciones reversibles Designa a reactivos o productos en estado sólido, se ubica después de la fórmula. Designa a reactivos o productos en estado líquido, se ubica después de la fórmula. Designa a reactivos o productos en estado gaseoso, se ubica después de la fórmula. Designa a soluciones acuosas, ubicado después de la fórmula Indica que se suministra calor durante la reacción Una fórmula escrita abajo o arriba de la flecha indica que se lo utiliza como catalizador (por ej. Platino)

5 Slide 5 / 70 Esqueleto de la ecuación Cuando en una ecuación química no se indica la cantidad relativa de reactantes y productos se dice que se escribe el "esqueleto de la ecuación" Escribe las fórmulas de los reactivos a la izquierda de la flecha y la fórmula de los productos a la derecha Aquí está la ecuación de la corrosión: Hierro metálico reacciona con oxígeno del aire y produce óxido de hierro (III), (herrumbre). Hierro ( metal) + Oxígeno ( gas) óxido de hierro (III) ( solid) (ecuación en palabras) Fe + O 2 à Fe 2 O 3 ( esqueleto /ecuación química)

6 Slide 6 / 70 Ecuación en palabras Cuando se enciende el gas metano reacciona con el oxígeno gaseoso para producir dióxido de carbono y vapor de agua. + + CH 4 gas O 2 gas CO 2 gas H 2 O gas Esta ecuación no está balanceada: CH 4 (g) + O 2 (g) H 2 O (g) + CO 2 (g)

7 Slide 7 / 70 1 En la reacción CH 4 (g) + O 2 (g) à H 2 O (g) + CO 2 (g) los productos son: A B C D E oxígeno y agua dióxido de carbono y agua oxígeno y metano metano y dióxido de carbono No sé responder ésto.

8 Slide 8 / 70 2 En la reacción CH 4 (g) + O 2 (g) à H 2 O (g) + CO 2 (g) los productos son: A B C D E F sólidos líquidos gases disueltos en agua (acuosos) No se puede determinar No sé cómo es esa respuesta

9 Slide 9 / 70 Ecuaciones químicas El clorato de potasio sólido se descompone en el aire para producir cloruro de potasio sólido y oxígeno gaseoso. La ecuación en palabras es: clorato de potasio (s) --> cloruro de potasio (s) + oxígeno (g) El "esqueleto" desbalanceado es: KClO 3(s) KCl (s) + O 2(g)

10 Slide 10 / 70 Ecuaciones químicas Escribe la ecuación en palabras y luego el esqueleto de la ecuación- El sulfato de alumnio reacciona con el cloruro de calcio para producir sulfato de calcio y cloruro de aluminio Aluminum sulfate + calcium chloride --> calcium sulfate + aluminum chloride Slide for Word equation Slide for Skeleton equation Al 2 (SO 4 ) 3 + CaCl 2 --> Ca(SO 4 ) + AlCl 3

11 Slide 11 / 70 Ley de la Conservación de la Masa "Podemos establecer como un axioma indiscutible que en todas las operaciones del arte y de la naturaleza, nada se crea, una igual cantidad de materia existe antes y después del experimento. Todo el arte de la realización de experimentos químicos depende de este principio" --Antoine Lavoisier, 1789

12 Slide 12 / 70 Balanceo de ecuaciones químicas Para escribir una ecuación química balanceada, primero se escribe el esqueleto de la ecuación. Luego se usan coeficientes para balancear la ecuación de manera que obedezca a la ley de la conservación de la masa. Esta es la ecuación balanceada para fabricar una bicicleta. Los números llamados coeficientes son números enteros pequeños que se ubican delante de las fórmulas en la ecuación con el fin de balancearla.

13 Slide 13 / 70 Balanceo de ecuaciones químicas CH 4 (g) + 2 O 2 (g) à CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) 1C 4H Los reactivos aparecen en el lado izquierdo de la reaccción. 4 O 1C 2 O Los productos aparecen en el lado derecho de la ecuación. El estado de los reactivos y productos están escritos con paréntesis. 2 O 4H

14 Slide 14 / 70 Balanceo de ecuaciones químicas CH 4 (g) + 2 O 2 (g) à CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) 1C 4H 4 O 1C 2 O 2 O 4H Se colocan los coeficientes para balancear la ecuación.

15 Slide 15 / 70 Subíndices y coeficientes Los subíndices nos dicen el número de átomos de cada elemento en la molécula. Los coeficientes nos dicen el número de partículas representativas (átomos, moléculas o fórmulas unitarias).

16 Slide 16 / 70 3 Cuántos átomos de oxígeno hay en una fórmula unitaria de nitrato de calcio? (Primero, escribe la fórmula del nitrato de calcio) A 2 B 3 C 5 D 6 E No sé cómo responder eso

17 Slide 17 / 70 4 Cuántos átomos de nitrógeno hay en una fórmula unitaria de sulfato de amonio?

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19 Slide 19 / 70 Balanceo de ecuaciones químicas Escribe una ecuación química balanceada para esa ecuación. Primero escribe el esqueleto de la ecuación, luego balanceála. cloro + bromuro de sodio à bromo + cloruro de sodio Cl 2 + NaBr à Br 2 + NaCl

20 Slide 20 / 70 5 Cuando la siguiente ecuación está balanceada, los coeficientes son: Na + O 2 à Na 2 O A 1, 1, 1 B 1, 2, 4 C 4, 1, 2 D 2, 2, 1 E 4, 1, 4

21 Slide 21 / 70 6 Cuando la siguiente ecuación está balanceada los coeficientes son: HgO à Hg + O 2 A 1, 1, 1 B 1, 2, 4 C 4, 1, 2 D 2, 2, 1 E 4, 1, 4

22 Slide 22 / 70 7 Cuando la siguiente ecuación está balanceada, los coeficientes son: Al + ZnCl 2 à Zn + AlCl 3 A 1, 1, 1, 1 B 4, 7, 4, 6 C 2, 3, 2, 3 D 1, 3, 1, 2 E 2, 3, 3, 2

23 Slide 23 / 70 8 Cuando la siguiente ecuación está balanceada, los coeficientes son: NaCl + CaI 2 à NaI + CaCl 2 A 1, 1, 1, 1 B 3, 2, 2, 3 C 2, 3, 2, 3 D 1, 3, 1, 2 E 2, 1, 2, 1

24 Slide 24 / 70 9 Cuando la siguiente ecuación está balanceada los coeficientes son: NH 3 + O 2 à NO 2 + H 2 O A 1, 1, 1, 1 B 4, 7, 4, 6 C 2, 3, 2, 3 D 1, 3, 1, 2 E 4, 3, 4, 3

25 Slide 25 / Cuando la siguiente ecuación está balanceada, los coeficientes son: Al(NO 3 ) 3 + Na 2 S à Al 2 S 3 + NaNO 3 A 2, 3, 1, 6 B 2, 1, 3, 2 C 1, 1, 1, 1 D 4, 6, 3, 2 E 2, 3, 2, 3

26 Slide 26 / 70 Tipos de reacciones Hay 5 tipos principales de reacciones químicas que estudiaremos este año. Combinación ( síntesis) Descomposición Combustión Sustitución simple Sustitución doble

27 Slide 27 / 70 Reacciones de combinación 2 o más sustancias reaccionan para formar un producto. Mg O 2 MgO Ejemplos: 2 Mg (s) + O 2 (g) 2 MgO (s) N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) C 3 H 6 (g) + Br 2 (l) C 3 H 6 Br 2 (l)

28 Slide 28 / Cuál de las siguientes es una ecuación de combinación? A H 2 O --> H 2 +O 2 B Na + Cl 2 --> NaCl C AgNO 3 + BaSO 4 --> Ag 2 SO 4 + Ba(NO 3 ) 2 D C 3 H 8 + O 2 --> H 2 O + CO 2 E No sé cómo hacer eso.

29 Slide 29 / 70 Reacciones de descomposición Una sustancia se descompone (se rompe) en dos o más sustancias. à + 2 H 2 O à O H 2 Examples: CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) 2 KClO 3 (s) à 2 KCl (s) + 3 O 2 (g) 2 NaN 3 (s) à 2 Na (s) + 3 N 2 (g)

30 Slide 30 / Cuáles de las siguientes es una reacción de descomposición? A H 2 O --> H 2 +O 2 B Na + Cl 2 --> NaCl C AgNO 3 + BaSO 4 --> Ag 2 SO 4 + Ba(NO 3 ) 2 D C 3 H 8 + O 2 --> H 2 O + CO 2 E No sé cómo responder eso.

31 Slide 31 / 70 Reacciones de combustión Generalmente hay reacciones rápidas que producen una llama. Muy frecuentemente se da con hidrocarburos (compueston que contienen carbono) que reaccionan con el oxígeno del aire. El O 2 siempre es uno de los reactivos. Ejemplos: CH 4 (g) + 2 O 2 (g) ---> CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) ---> 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g)

32 Slide 32 / 70 Reacciones de combustión El oxígeno siempre es un reactivo para las reacciones de combustión. Ejemplos: CH 4 (g) + 2 O 2 (g) ---> CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) ---> 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) Además hay otras sustancias que también pueden sufrir reacciones de combustión: Mg (s) + O 2 (g) ---> MgO (s) N 2 (g) + 2 O 2 (g) ---> 2 NO 2 (g) Estás últimas dos también pueden ser clasificadas como reacciones de combinación.

33 Slide 33 / Cuál de las siguientes es una reaación de combustión? A H 2 O --> H 2 +O 2 B Na + Cl 2 --> NaCl C AgNO 3 + BaSO 4 --> Ag 2 SO 4 + Ba(NO 3 ) 2 D C 3 H 8 + O 2 --> H 2 O + CO 2 E No sé cómo es la respuesta.

34 Slide 34 / 70 Reacciones de combustión Las reacciones son fácilmente identificadas porque el oxígeno es un reactivo. Sin embargo, los productos de una reacción de combustión pueden variar dependiendo de cuánto oxígeno está disponible. Combustión completa - los productos son dióxido de carbono y agua. Combustión incompleta - los productos son monóxido de carbono y agua.

35 Slide 35 / 70 Reacciones de sustitución simple Las reacciones de sustitución simple ocurren entre un elemento y un compuesto. Usualmente un metal puro desplazará el metal de otro compuesto metálico. M 1 + M 2 Y --> M 2 + M 1 Y Li + CaCl 2 --> Ca + LiCl

36 Slide 36 / 70 Reacciones de sustitución simple Las reacciones de sustitución simple involucran no metales, específicamente halógenos. En estas reacciones un halógeno desplazará a otro halógeno de un compuesto. F 2 + NaCl --> Cl 2 + NaF

37 Slide 37 / Cuál de las siguientes es una reacción de sustitución simple? A H 2 O --> H 2 +O 2 B Na + Cl 2 --> NaCl C AgNO 3 + Ba --> Ag + Ba(NO 3 ) 2 D C 3 H 8 + O 2 --> H 2 O + CO 2 E No sé cómo es la respuesta.

38 Slide 38 / 70 Reacciones de sustitución simple En esta reacción el cobre metálico desplaza al ión plata en el compuesto. Sin embargo, la reacción inversa no ocurre. Por qué? Cu (s) + 2 AgNO 3 (aq) à Cu(NO 3) ) 2 (aq) + 2 Ag (s)

39 Slide 39 / 70 Serie de reactividad Las reacciones de sustitución simple ocurren sólo si el metal puro tiene una más alta reactividad que el metal en el compuesto. La reactividad de los metales está en la tabla, hay una lista con los metales de más alta reactividad. Si el metal puro está más arriba en la lista que el metal del compuesto, el que va a reaccionar con él, la reacción se llevará a cabo. Si el metal puro está más abajo que el metal del compuesto, la reacción no ocurrirá.

40 Slide 40 / 70 Serie de reactividad Note que el hidrógeno aparece en la lista.. El hidrógeno puede ser desplazado del agua y de algunos ácidos por metales que están por arriba de él en la Serie de actividad. El hidrógeno gaseoso es un producto en tales reacciones.

41 Slide 41 / 70 Serie de reactividad Por ejemplo, el litio reemplazará al calcio de sus compuestos tales como CaCl 2 ya que el Li es más reactivo que el Ca. Li + CaCl 2 à Ca + 2 LiCl Si! Pero la reacción inversa no ocurre. Ca + LiCl à No! El Ca es menos reactivo que el Li por lo que él no puede desplazar al Li.

42 Slide 42 / 70 Series de reactividad de los metales En la parte de atrás de la tabla periódica hay una copia de las series de actividad. Recuerda el Litio (Li) es el que tiene mayor reactividad y reemplazará a los otros metales. El oro (Au) es el de menor reactividad y no reemplazará a ninguno de los otros metales de la lista.

43 Slide 43 / Cuál de estas reacciones NO ocurrirá? A Ag + NaCl --> B AgCl + Na --> C PbF 2 + Fe --> D Al + FeCl 2 --> E No sé como es la respuesta.

44 Slide 44 / 70 Serie de reactividad de los halógenos Hay una serie de reactividad de los halógenos en el grupo 17 o VIIA. F Cl Br I fluor, más reactivo cloro bromo iodo, menos reactivo Note que esta serie concuerda con la ubicación de estos elementos en la Tabla Periódica.

45 Slide 45 / Cuál de estas reacciones ocurrirá? A B C D E I 2 + NaCl à Cl 2 + KF à LiF + Br 2 à CaBr 2 + Cl 2 à No sé como es la respuesta.

46 Slide 46 / 70 Serie de reactividad Vamos a practicar encontrando que reacciones ocurrirám y cuáles no. Usa la lista de reactividad como una guía. click here for an activity involving metal reactivity

47 Slide 47 / 70 Reacciones de doble sustitución Las reacciones de doble sustitución usualmente ocurren entre 2 compuestos iónicos en medio acuoso (disueltos en H 2 O). También puede ocurrir entre ácidos y bases. Este tema se discutirá más adelante. Generalmente los cationes intercambian su lugar como se muestra abajo AB + CD ---> AD + CB Recuerda que el catión se escribe primero en un compuesto iónico.

48 Slide 48 / Cuál de las siguientes es una reacción de doble sustitución? A H 2 O --> H 2 +O 2 B Na + Cl 2 --> NaCl C AgNO 3 + BaCl 2 --> AgCl + Ba(NO 3 ) 2 D C 3 H 8 + O 2 --> H 2 O + CO 2 E No sé cómo responder eso.

49 Slide 49 / 70 Reacciones de doble sustitución Los iones positivos (provienen de un metal) cambian sus parejas- AgNO 3 + KCl à AgCl + KNO 3( ( PP Pb(NO 3 ) KI à PbI KNO 3

50 Slide 50 / 70 Reacciones de doble sustitución Las reacciones de doble sustitución no ocurrirán si ambos productos son solubles en agua. AB + CD ---> AD + CB De manera que, si AD y CB son acuosos, entonces no hay una reacción efectiva.

51 Slide 51 / 70 Reacciones de doble sustitución Las reacciones de doble sustitución ocurren sólo si uno de los productos es uno de los siguientes: Un precipitado (sólido) un gas agua La mayoría de las reacciones de doble sustitución que vamos a discutir forman un precipitado sólido.

52 Slide 52 / 70 Reacciones de doble sustitución En las reacciones de doble sustitución, dos compuestos iónicos en una solución acuosa reaccionan juntos. La fuerza motriz de esta reacción es que uno de los productos es o gas o un sólido insoluble. El sólido insoluble precipitará y quedará separado en la solución.

53 Slide 53 / 70 Reacciones de doble sustitución Ambas de esas reacciones ocurren porque uno de los productos es un precipitado sólido AgNO 3 (aq) + KCl(aq) à AgCl(s) + KNO 3 (aq) PP Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2 KI(aq) à PbI 2 (s) + 2 KNO 3 (aq)

54 Slide 54 / 70 Reacciones de doble sustitución Se llama precipitado a un producto insoluble (sólido). AB + CD ---> AD + CB La tabla de solubilidad determina si un compuesto es soluble o no.

55 Slide 55 / 70 Tabla de solubilidad Esta tabla proporciona las solubilidades de muchos compuestos iónicos. Por lo general, todos los compuestos que contienen metales alcalinos e ión amonio siempre son solubles.

56 Nota que S en esta tabla significa que el compuesto es soluble. Al escribir una ecuación química, ellos estarán en solución acuosa. Los compuestos insolubles se indican con la letrai I. Al escribir una ecuación química, ellos serán sólidos. Slide 56 / 70 Tabla de solubilidad

57 Slide 57 / 70 Reacciones de sustitución doble Predice los productos de esta reacción: Slide for Answer ---> fluoruro de calcio + sulfato de sodio--> CaF 2 (aq) + Na 2 SO 4 (aq) --> NaF + Ca(SO 4 ) (s) Ahora, escribe los productos y baláncea la ecuación Slide for Answer ---> CaF 2 (aq) + Na 2 SO 4 (aq) --> 2NaF (aq) + Ca(SO 4 ) (s)

58 Slide 58 / 70 Ecuaciones de doble sustitución Predice los productos en esta reacción: fosfato de potasio + cloruro de magnesio --> K 3 PO 4 (aq) + MgCl 2 (aq) --> Ahora escribe los productos y baláncea la ecuación.

59 Slide 59 / Uno de los productos de una reacción entre el nitrato de plata y el carbonato de potasio será: A B C D E potasio de plata carbonato de potasio carbonato de nitrato nitrato de potasio No sé cómo responder eso.

60 Slide 60 / 70 [*] Escritura de ecuaciones iónicas netas Hasta el momento, las ecuaciones de sustitución simple y doble que hemos examinado muestran los iones que reaccionan. En verdad, sólo algunos de esos iones toman parte de esa reacción. Para mostrar con más precisión que iones están reaccionando, escribimos: (1) una ecuación iónica completa y (2) una ecuación iónica neta

61 Slide 61 / 70 Ecuación Iónica completa La ecuación iónica completa muestra todas aquellas sustancias (ej. s ácidos fuertes, bases fuertes, y compuestos iónicos solubles) disociados en sus iones. Por ejemplo: NaCl (aq) sería escrito como Na + (aq) + Cl - (aq) Nota: todos los compuestos iónicos si se solubilizan en agua se disociarán fácilmente en sus correspondientes iones (+) y (-) ions.

62 Slide 62 / 70 Escritura de ecuaciones iónicas netas La ecuación entre el nitrato de plata y el cloruro de potasio se muestra comunmente como: AgNO 3 (aq) + KCl(aq) --->AgCl (s) + KNO 3 (aq) Sin embargo, cuando todos las especies acuosas se disocian en sus respectivos iones, se convierten en: Ag + - (aq) + NO 3 (aq) + K + (aq) + Cl - (aq) --->AgCl (s) + K + - (aq) + NO 3 (aq) Esto se llama ecuación iónica completa. Nota que los productos insolubles no se disocian.

63 Slide 63 / 70 Escritura de ecuaciones iónicas netas Ag (aq) + NO 3 - (aq) + K+ (aq) + Cl - (aq) --->AgCl (s) + K + (aq) + NO 3 - (aq) Como lo muestra este ejemplo, ciertos iones están juntos antes y después de la reacción. Debido a que ellos juegan un rol no significante en la reacción se los conoce como "iones espectadores" Un ión espectador es un ión que aparecede en ambos lados de una ecuación y no están directamente involucrados en la reacción.

64 Slide 64 / 70 Escritura de ecuaciones iónicas netas La ecuación iónica neta es una ecuación de una reacción en solución que muestra sólo aquellas partículas que están directamente involucradas en el cambio químico. Para formar la ecuación iónica neta, se tacha, desde el lado izquierdo hacia el lado derecho de la ecuación, todo lo que no cambia. En otras palabras, se cancelan los iones espectadores. Ag (aq) + NO 3- (aq) + K + (aq) + Cl - (aq) --->AgCl (s) + K+ (aq) + NO 3 - (aq)

65 Slide 65 / 70 Ecuaciones iónicas netas Ag + (aq) + NO 3 - (aq) + K + (aq) + Cl - (aq) ---> AgCl (s) + K+ (aq) + NO 3 - (aq) Despueés de haber cancelado los iones espectadores, sólo las cosas ubicadas a la izquierda de la ecuación cambian o reaccionan durante el curso de la reacción. Ag + (aq) + Cl - (aq) ---> AgCl (s) Esta ecuación es llamada ecuación iónica neta.

66 Pasos para ecuaciones iónicas netas Slide 66 / 70 Escribe una ecuación molecular balanceada. Se disocian los reactivos o productos que son acuosos. Todos los sólidos, líquidos y los gases permanecen intactos y no se disocian. Tachar todo lo que no cambia comenzando desde el lado izquierdo hacia el lado derecho de la ecuación. Escribir la ecuación iónica neta con las especies que quedan. En todos los casos, será la reacción entre los iones que producen el precipitado insoluble. Slide for Answer

67 Slide 67 / 70 Escritura de ecuaciones iónicas netas Aquí hay otro ejemplo: Escribir una ecuación molecular balanceada. Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2 KI (aq) --> PbI 2 (s) + 2 KNO 3 (aq) Disociar cualquier reactivo o producto que sean acuosos. Pb 2+ (aq) + 2NO 3 - (aq) + 2K + (aq)+ 2I - (aq)à PbI 2 (s) + 2K + (aq)+ 2NO 3 - (aq) Tachar cualquier cosa que no cambie. Pb 2+ (aq) + 2NO 3 - (aq) + 2K + (aq)+ 2I - (aq)à PbI 2 (s) + 2K + (aq)+ 2NO 3 - (aq) Escribir la ecuación iónica neta con las especies que quedan. Pb 2+ (aq) + 2 I - (aq) --> PbI 2 (s)

68 [*] Slide 68 / 70 Escritura de ecuaciones iónicas netas Practica escribiendo la ecuación balanceada, completa la ecuación iónica y la ecuación iónica neta para estas reacciones. 1. nitrato de calcio (aq) y carbonato de potasio (aq) ---> Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) --> CaCO 3 (s)

69 Slide 69 / 70 [*] Escritura de ecuaciones iónicas netas Practica escribiendo la ecuación balanceada, la ecuación iónica y la ecuación iónica neta para esta reacción. 2. Nitrato de plata (aq) y fosfato de sodio (aq) --> 3Ag + 3- (aq) Slide + PO for (aq) --> Ag 4 Answer 3PO 4 (s)

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