Reacciones Químicas. Que es una reacción química?

Transcripción

1 Reacciones Químicas Tema 11 Química General Que es una reacción química? proceso en el cual un grupo de sustancias denominadas reactivos se trasforman en otro grupo denominados productos. Evidencia para afirmar que se ha producido la reacción: Cambio de color Formación de un sólido Desprendimiento de un gas Producción o absorción de calor 1.1

2 Que reacciones químicas vamos a estudiar? Estudiaremos los diferentes tipos de reacciones que se producen en disolución acuosa para poder distinguirlas y plantearlas correctamente. Las mayorías de las reacciones químicas que se estudian se llevan a cabo en solución, fundamentalmente soluciones acuosas en las cuales el agua es el disolvente. 1.2 Representación de las reacciones químicas Una reacción química se representa mediante una notación simbólica denominada ecuación química, ésta indica quienes son los reactivos, cuales son los productos y, muy importante, en que proporciones se están combinando (estequiometría). Ej.: si consideramos la reacción de nitrógeno, con hidrógeno para generar amoníaco, la ecuación química que la representa será la siguiente: N 2 + 3H 2 2NH 3 1.5

3 Reacciones en solución acuosa 1) Reacciones de Precipitación 2) Reacciones de Neutralización o Acido- Base 3) Reacciones de Oxidación-Reducción (REDOX) 1.6 Reacciones de precipitación Precipitado: sólido insoluble que se separa de la solución precipitado Pb(NO 3 ) 2 (ac) + 2 NaI (ac) PbI 2 (s) + 2 NaNO 3 (ac) ecuación global o completa Reacciones de doble desplazamiento Sal 1 + Sal 2 Sal 3 + Sal 4 Sal 1 + Base 1 Sal 2 + Base 2 PbI 2 Sal 1 + Acido 1 Sal 2 + Acido 2 Criterios de solubilidad de sales, bases y ácidos Criterios de volatilidad de ácidos y bases 1.7

4 Reacciones de neutralización o ácido-base Un ácido, según Arrhenius, es una sustancia que libera iones H + (H 3 O + ) cuando se ioniza en agua Una base, según Arrhenius, es una sustancia que libera OH - cuando se ioniza en agua ácido + base sal + agua HCl (ac) + KOH (ac) KCl (ac) + H 2 O ecuación global o completa 1.9 Reacciones de oxidación-reducción (reacciones de transferencia de electrones) Al menos dos elementos cambian su número de oxidación 2Mg (s) + O 2 (g) 2MgO (s) Aquel elemento que gana electrónes se reduce Aquel elemento que pierde electrónes se oxida GRuPO Aquel elemento que se reduce provova la oxidación del otro, entonces se considera Agente Oxidante Aquel elemento que se oxida provova la reducción del otro, entonces se considera Agente Reductor 1.10

5 2Mg 2Mg e - O 2 + 4e - 2O 2- hemirreacción de oxidación (pierde e - ) hemirreacción de reducción (gana e - ) 2Mg + O 2 + 4e - 2Mg O e - 2Mg + O 2 2MgO 1.11 Un trozo de zinc metálico se coloca en una solución acuosa de CuSO 4 Cu 2+ se convierte en átomos de Cu Los átomos de zinc entran a la solución como iones Zn 2+ Si se coloca un trozo de alambre de Cu en una solución acuosa de AgNO 3 los átomos de Cu entran a la solución como iones Cu 2+ y los iones Ag + se convierten en Ag metálica. 1.12

6 Zn (s) + CuSO 4 (ac) ZnSO 4 (ac) + Cu (s) Zn Zn e - hemirreacción de oxidación (pierde e -, aumenta el nº de oxidación) Zn se oxida Zn es el agente reductor Cu e - Cu hemirreacción de reducción (gana e -, disminuye el nº de oxidación) Cu 2+ se reduce Cu 2+ es el agente oxidante 1.13 El alambre de cobre reacciona con el nitrato de plata para formar plata sólida. Cuál es el agente oxidante en la reacción? Cu (s) + 2AgNO 3 (ac) Cu(NO 3 ) 2 (ac) + 2Ag (s) Cu Cu e - Ag + + 1e - Ag hemirreacción de oxidación hemirreacción de reducción Ag + se reduce Ag + es el agente oxidante 1.14

7 Tipos de reacciones redox I- Reacción de combinación A + B C S + O 2 SO 2 II- Reacción de descomposición C A + B +5-2 φ KClO 3 2KCl + 3O Tipos de reacciones redox III- Reacciones de desplazamiento simple A + BC Sr + 2H 2 O Sr(OH) 2 + H TiCl 4 + 2Mg Ti + 2MgCl Cl 2 + 2KBr 2KCl + Br 2 AC + B Desplazamiento de hidrógeno Desplazamiento de metal Desplazamiento de halógeno 1.16

8 Clasifique las siguientes reacciones : Ca 2+ (ac) + CO 3 2- (ac) CaCO 3 (s) Precipitación HF (ac) + KOH (ac) KF (ac) + H 2 O (l) Ácido-Base Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 Redox -Desplazamiento Ca + F 2 CaF 2 Redox - Combinación 1.18 Otros tipos de reacciones Reac. Reversibles: son aquellas en las cuales los productos tienen posibilidad de reaccionar nuevamente entre si para dar lugar a los reactivos Reac. Irreversibles: son aquellas en las cuales los productos no pueden reaccionar nuevamente entre si para dar lugar a los reactivos (precipitación, desplazamiento simple, doble, redox, etc.) Reac. Endotérmicas: necesitan absorber calor para producirse. Reac. Exotérmicas : desprenden calor al producirse.

9 Importante Una reacción química puede ser de varios tipos a la vez, dependiendo del punto de vista que uno la analice. Ej.: 2KClO 3 2KCl + 3O 2 Descomposición Redox Irreversible

10 Estequiometría de las reacciones La estequiometría es el estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química Se basa en: - la ley de conservación de la masa: Ley de Lavoisier varía - ley de Avogrado: En todo sistema cerrado, la masa total del mismo no - el pricipio de conservación de los elementos: Si en una reacción química intervienen cierto número de elementos, éstos subsisten en el sistema una vez terminada la misma A presión y temperatura constantes, el volumen de un gas es directamente proporcional al número de moles del gas presente Un mol de gas ideal a 0 0 C y 1 atm. de presión ocupa un volumen de 22,4 litros mol = 1 Pat. g Ej.: 1 mol Mg = 23 g Recordar 1 mol = 1 PM g Ej.: 1 mol de O 2 = 32 g 1.19

11 2H 2 (g) + O 2 (g) reactivos 2H 2 O (g) productos Dos moléc. de hidrógeno Una molécula de oxígeno Dos moléculas de agua 2 moles H mol O 2 2 moles H 2 O 2 (2 gramos) H gramos O 2 2 (18 gramos) H 2 O 2 volúmenes H volumen O 2 2 volúmenes H 2 O 2 (22,4 litros) 22,4 litros 2 (22,4 litros) 1.20 Cómo leer las ecuaciones químicas 2 Mg + O 2 2 MgO 2 moles Mg + 1 mol O 2 producen 2 moles de MgO 48.6 g Mg + 32 g O 2 producen 80.6 g de MgO ES INCORRECTO!!!! 2 g de Mg + 1g de O 2 produce 2 g de MgO 1.21

12 Relaciones entre moles y masas Moles de reactivo Moles de producto Masa de reactivo Moles de reactivo Moles de producto Masa de reactivo Moles de reactivo Moles de producto Masa de producto H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) La ecuación química debe estar balanceada 1 mol 1 mol 2 moles 2 gramos 71 gramos 2 (36,5) gramos = 73 gramos PM HCl = 1 g H + 35,5 g Cl = 36,5 g ) Relacionando moles: H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) Calcular los moles de HCl que se obtienen a partir de 8 moles de Cl 2 Moles de reactivo (Cl 2 )conmoles de producto (HCl) 8 moles? 1 mol de Cl 2 2 moles de HCl 8 moles de Cl 2 x = 16 moles de HCl Cuántos moles de H 2 son necesarios para convertir 5 moles de Cl 2 en HCl? Moles de reactivo (Cl 2 ) con moles de reactivo (H 2 ) 5 moles? 1 mol de Cl 2 1 mol de H 2 5 moles de Cl 2 x = 5 moles de H

13 2) Relacionando masas y moles: H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) Calcular el número de moles de HCl producidos cuando reaccionan 2,5 g de Cl 2 con H 2 Masa de reactivo (Cl 2 )conmoles de producto (HCl) 2,5 g? 71 g de Cl 2 (PM) 2 moles de HCl 2,5 g de Cl 2 x = 0,0704 moles de HCl 3) Relacionando masas: Calcular la masa de HCl que se obtiene a partir de 200 g de Cl 2 Masa de reactivo (Cl 2 )conmasa de producto (HCl) 200 g? 71 g de Cl 2 (PM) 73 g de HCl (PM) 200 g de Cl 2 x = 205,63 gramos de HCl ) Relacionando volúmenes: H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) Calcular el volumen de HCl que se obtiene a partir de 5 L de H 2 en CNPT Volumen de reactivo (H 2 )convolumen de producto (HCl) 5 L? 22,4 L de H 2 44,8 L de HCl 5 L de H 2 x = 10 litros de HCl 5) Relacionando masas y volúmenes: Calcular la masa de HCl formado a partir de 30 L de Cl 2 en CNPT Volumen de reactivo (Cl 2 )conmasa de producto (HCl) 30 L? 22,4 L de Cl 2 73 g de HCl 30 L de Cl 2 x = 97,43 gramos de HCl 1.25

14 6) Relacionando moles y volúmenes: Cuántos litros de HCl en CNPT se pueden obtener a partir de 8 moles de H 2? Moles de reactivo (H 2 )convolumen de producto (HCl) 8 moles? 1 mol de H 2 44,8 L de HCl 8 moles de H 2 x = 358,4 litros de HCl El metanol se quema en el aire de acuerdo con la ecuación 2CH 3 OH + 3O 2 2CO 2 + 4H 2 O Si 209 g de metanol se agotan en la combustión, qué masa de agua se produce? gramos CH 3 OH gramos H 2 O 2 (32 g = PM) de CH 3 OH 4 (18 g = PM) de H 2 O 209 g de CH 3 OH x = gramos de H 2 O 235 gramos de H 2 O 1.26