Tipos de reacciones químicas

Transcripción

1 Óxido Reducción Tipos de reacciones químicas Hay un intercambio de electrones entre dos compuestos: gana electrones CuSO 4 + Zn ZnSO 4 + Cu pierde electrones Óxido Reducción o Redox Un átomo de alguna de las sustancias que reaccionan cede electrones a un átomo de otra de las sustancias que reaccionan. Se dice que una sustancia se oxida si pierde electrones. Se dice que una sustancia se reduce si gana electrones. Fe + 2 HCl FeCl 2 + H Perdió electrones = se oxidó Ganó electrones = se redujo Óxido Reducción o Redox 3 H 2 S + 4 HClO 3 3 H 2 SO HCl Perdió electrones = se oxidó Ganó electrones = se redujo Fe 2 O CO 2 Fe + 3 CO 2 5 H 2 O KMnO H 2 SO 4 5 O MnSO 4 +K+ K 2 SO H 2 O

2 Óxido Reducción o Redox El átomo o grupo de átomos que en una reacción redox cede electrones (se oxida) es el agente reductor ya que provoca la reducción de otra sustancia que toma esos electrones. El átomo o grupo de átomos que en una reacción redox gana electrones (se reduce) es el agente oxidante ya que hace que otra sustancia se oxide al quitarle electrones. 2KMnO HCl 2 MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O +2KCl Tipos de reacciones químicas La clasificación de las reacciones químicas en general no es excluyente, por eso una reacción química puede a veces ser incluida en varios de los tipos de la clasificación. En la mayoría de los textos, las reacciones se clasifican en Reacción de Simple Desplazamiento Reacción de Doble Desplazamiento Reacción de Combinación o Síntesis Reacción de Descomposición Tipos de reacciones químicas Simple Desplazamiento Simple Desplazamiento Un elemento desplaza a otro elemento en un compuesto: Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 Doble Desplazamiento

3 Simple Desplazamiento En las reacciones de simple desplazamiento un metal en estado fundamental o no combinado desplaza a otro metal de un compuesto debido a que tiene una mayor actividad química. Serie de Actividad: Es una serie de metales acomodados por orden de reactividad química. Los metales por debajo del hidrógeno en la serie de actividad no reaccionan con ácidos. Serie de actividad Los elementos más activos desplazan de los compuestos a los menos activos. Zn(s) + CuCl 2 (ac) Cu(s) + ZnCl 2 (ac) Cu(s) + ZnCl 2 (ac) Zn(s) + CuCl 2 (ac) Zn(s) + HCl(ac) H 2 (g) + ZnCl 2 (ac) Cu(s) + HCl(ac) H 2 (g) + CuCl 2 (ac) Más activo K Na Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Au Aplicación del concepto de actividad Metales activos: Incluye la mayoría de metales de los grupos I, II. Li> K> Ba> Sr> Ca> Na Los metales activos reaccionan directamente con el agua: 2Na + 2H 2 O (l) 2NaOH (ac) + H 2(g) Serie de actividad para no-metales: F Cl Br I Más activo Cl 2(g) + 2NaBr (ac) 2NaCl (ac) + Br 2(l) Cl 2(g) + NaF (ac) No Reaccionan Metal y una solución acuosa Cu (s) + 2AgNO 3(ac 2Ag (s) + Cu(NO 3 ) 2(ac) metal 1 solución acuosa 1 metal 2 solución acuosa 2 Metal y ácido en solución acuosa Zn (s) + H 2 SO 4(ac) ZnSO 4(ac) + H 2(g) metal ácido acuoso solución acuosa hidrógeno gas Metal activo y agua Ca (s) + 2H 2 O (l) Ca(OH) 2(ac) + H 2(g) metal agua hidróxido de metal hidrógeno gas

4 Ejemplo: sustitución del hidrógeno del ácido por hierro REACCIONES REACCIONESQUÍMICAS QUÍMICAS Sustitución de Ag por Cu Sustitución del hidrógeno del agua por el sodio REACCIONES REACCIONESQUÍMICAS QUÍMICAS Doble Desplazamiento y Hay un intercambio entre elementos de dos compuestos: H2SO4 + 2NaOH REACCIONES REACCIONESQUÍMICAS QUÍMICAS NaSO4 + 2H2O REACCIONES REACCIONESQUÍMICAS QUÍMICAS

5 Reacciones de Neutralización Una reacción de neutralización es un caso especial de reacción de doble desplazamiento. En una reacción de neutralización, un ácido fuerte y una base fuerte reaccionan para formar un compuesto iónico (sal) y agua. Según la definición original: ácido sustancia que libera iones hidrógeno H +. Según la definición original: base sustancia que libera iones OH -. HCl (ac) + NaOH (ac) NaCl (ac) + H 2 O (l) Reacciones de Neutralización Una reacción de neutralización es un caso especial de reacción de doble desplazamiento HCl (ac) + NaOH (ac) NaCl (ac) + H 2 O (l) Ecuación iónica completa H + (ac) + Cl- (ac) + Na+ (ac) + OH- (ac) Na + (ac) + Cl- (ac) + H 2 O (l) Ecuación iónica neta Iones no participantes o espectadores H + (ac) + OH- (ac) H 2 O (l) Reacciones de Precipitación Se produce cuando se mezclan soluciones de dos electrolitos fuertes que reaccionan para formar un sólido insoluble. Si no se forma un precipitado no hay reacción. Esto se puede preveer de acuerdo a las reglas de solubilidad. AgNO 3(ac) + NaCl (ac) AgCl (s) + NaNO 3(aq) Ecuación iónica completa Ag + (ac) +NO 3 - (ac) +Na+ (ac) + Cl- (ac) Na + (ac) +NO- 3(ac) + AgCl (S) Ecuación iónica neta Iones espectadores Ag + (ac) + Cl- (ac) AgCl (S) Caso particular Otro tipo de reacción de doble desplazamiento comprende la formación de sustancias no ionizadas, como el agua y el dióxido de carbono. Por ejemplo, cualquier carbonato, aún en estado sólido o en solución acuosa, reacciona con un ácido para formar agua y dióxido de carbono, más una sal, según la siguiente ecuación: CaCO 3(ac) + 2HCl (ac) CaCl 2(s) + H 2 O (l) + CO 2(g)

6 Tipos de reacciones químicas Combinación Tipos de reacciones químicas Reacción de Combinación o Síntesis A + Z AZ Reacción de Descomposición AZ A + Z Descomposición Reacción de oxidación-reducción Ejemplo especial, reacciones de combustión Combinación 2 sustancias (elementos o compuestos) se combinan para formar un compuesto: 2H 2 + O 2 2H 2 O Hay muchos ejemplos de estas reacciones, por ejemplo, el Mg metálico arde en aire con mucho brillo para producir óxido de magnesio, Esta reacción es la que ocurre en el flash de una cámara fotográfica: un alambre de magnesio reacciona con oxígeno y produce óxido de magnesio. A consecuencia de este cambio se produce un calentamiento del sistema y una iluminación.

7 Cuando hay una reacción de combinación entre un metal y un no metal, como en esta ecuacion el producto es un sólido iónico. 2 Mg (s) + O 2(g) 2MgO (s) En este caso cuando el magnesio reacciona con oxígeno, el magnesio pierde electrones y forma el ion magnesio, Mg 2+. El oxígeno gana electrones y forma el ion óxido, O 2-. Además de una combinación es una reacción de óxido reducción No-metal y oxígeno gaseoso: S (s) + O SO 2(g) 2(g) no-metal + oxígeno gas óxido de no-metal El producto es un compuesto binario. Otros ejemplos N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(s) CaO (s) + H 2 O (l) Ca(OH) 2(s) Combinación de yodo con zinc Descomposición Un compuesto se descompone en partes 2H 2 O 2H 2 + O 2 yodo zinc Yoduro de zinc

8 Descomposición Particularidades 1) DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA (la energía absorbida se suministra mediante calor) 2 Ag 2 O (s) 4 Ag (s) + O 2 (g) 2) DESCOMPOSICIÓN ELECTROLÍTICA (la energía absorbida se suministra mediante electricidad) 2 H 2 O (l) 2H 2 (g) + O 2 (g) DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA Muchos compuestos sufren reacciones de descomposición cuando se calientan. Por ejemplo, muchos carbonatos metálicos se descomponen por calor para formar óxidos metálicos y dióxido de carbono. CaCO 3(s) CaO(s) + CO 2(g) Otros ejemplos 2KClO 3(s) 2KCl (s) + 3O 2(g) PbCO 3(s) PbO (s) + CO 2(g) Cu(OH) 2(s) CuO (s) + H 2 O (l) La descomposición del CaCO 3 o caliza es un proceso comercial importante. Las conchillas de moluscos o la piedra caliza se calientan para preparar CaO. El consumo de cal viva se utiliza, por ejemplo, en la fabricación de vidrio que se obtiene por fusión a aprox C de arena de sílice (SiO 2 ), carbonato de sodio (NaCO 3 ) y caliza La descomposición de azida de sodio desprende rápidamente nitrógeno gaseoso, por esto esta reacción se usa para inflar las bolsas de aire de seguridad de los automóviles. 2NaN 3(s) 2Na (s) + 3N 2(g) El sistema está diseñado de forma que un impacto cause el encendido de un casquillo detonador, que a su vez hace que la azida se descomponga explosivamente. Una cantidad pequeña de azida (aproximadamente 100 g) forma una cantidad grande de gas (unos 50 L)

9 DESCOMPOSICIÓN ELECTROLÍTICA Reacciones de combustión Son ejemplos particularmente importantes de reacciones redox En una reacción de combustión, el oxígeno reacciona con otra sustancia, desprendiéndose gran cantidad de energía, a menudo en forma de luz y calor CH O 2 CO H 2 O El mechero se enciende cuando el gas que contiene reacciona con el oxígeno del aire La combustión completa de un compuesto orgánico siempre da dióxido de carbono y agua REACCIONES QUÍMICAS 34 Durante nuestra vida estamos acostumbrados a utilizar cobre en monedas, plomería y cables.el cobre se obtiene de minerales sulfurados tales como sulfuro de cobre(i), mediante procesos de varias etapas. Después de una etapa inicial de molienda, el mineral se tuesta (se calienta fuertemente con oxígeno) para formar un óxido de cobre(i) en polvo y dióxido de azufre gaseoso. 2 Cu 2 S(s) + 3 O 2 (g) 2 Cu 2 O(s) + 2 SO 2 (g) Para obtener cobre a partir del mineral mencionado, el óxido de cobre(i) obtenido se hace reaccionar con carbono. Esta reacción produce cobre y monóxido de carbono.