Director de Curso Francisco J. Giraldo R.

Transcripción

1 Director de Curso Francisco J. Giraldo R.

2 REACCIONES QUÍMICAS

3 Evidencia de las reacciones químicas Cambio físico la composición química de una sustancia permanece constante. Fundir hielo Cambio químico la composición química de una sustancia cambia. Oxidación del Hierro Reacción química ocurre reordenamiento de átomos; se rompen enlaces y se forman nuevos enlaces. Prof. S. Casas-Cordero E.

4 Observaciones que evidencian una reacción química: Cuando: Se produce un gas. Se produce un sólido insoluble. Se observa un cambio de color permanentemente. Se observa transferencia de calor. Exotérmico se libera calor. Endotérmico se absorbe calor. Prof. S. Casas-Cordero E.

5 Reacciones Químicas Las reacciones químicas son cambios químicos, en ellas unas sustancias desaparecen y se transforman en otras distintas. A los componentes que entran en reacción se les llama reactivos y a los obtenidos productos.

6 EXPLICACIÓN CINÉTICO MOLECULAR DE LA REACCIÓN QUÍMICA. Para que se produzca la reacción química se tienen que producir dos hechos fundamentales : 1.-Los átomos tienen que chocar con suficiente energía. 2.-La orientación del choque de los átomos ha de ser efectiva. Es decir la orientación del choque ha de ser la adecuada. I 2 + H 2 2HI choque efectivo choque no efectivo.

7 Ecuaciones químicas óxido de aluminio Representar la clase de reactivo y de productos y sus cantidades relativas en una reacción. 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 (s) Las letras (s), el (G), y (l) son estados físicos de compuestos. Los números en el frente se llaman coeficientes estequiométricos.

8 Símbolos adicionales usados en ecuaciones químicas (s) (l) (aq) (G) Rinde ; indica el resultado de la reacción Utilizado para indicar una reacción reversible Un reactivo o un producto en el de estado sólido; también utilizado para indicar un precipitado Alternativa a (s), pero utilizado para indicar solamente un precipitado Un reactivo o un producto en el estado líquido Un reactivo o un producto en una solución acuosa (disuelto en agua) Un reactivo o un producto en el estado gaseoso

9 Símbolos adicionales usados en ecuaciones químicas D Alternativa al (G), pero utilizado para indicar solamente un producto gaseoso Los reactivo son heated 2 atmósferas presión 0 o C Presión en la cual se realiza la reacción, en este caso 2 atmósferas o C La presión en la cual se realiza la reacción excede normal presión atmosférica Temperatura en la cual se realiza la reacción, en este caso 0 MnO 2 (iv), Fórmula del catalizador, en este caso óxido del manganeso utilizado para alterar el índice de la reacción

10 Escribiendo Ecuaciones Químicas Ecuación química: reactivos Flecha: produce 2A + B 2 2AB catalizador productos coeficiente condiciones subíndice Temperatura, presión, solventes Prof. S. Casas-Cordero E.

11 Estado físico 2 HCl(ac) + Na 2 CO 3 (s) H 2 O (l) + CO 2 (g) + 2 NaCl(ac) s: sólido g: gas ac: disuelto en agua l: líquido Prof. S. Casas-Cordero E.

12 Ecuaciones químicas Porque los mismos átomos están presentes en una reacción al principio (reactivo) y en el extremo (productos), la cantidad de materia en un sistema no cambia. La ley de la conservación de la materia 100% 100% Producto químico Fábrica el 20% el 80% Tela de Kotz

13 Ecuaciones químicas Debido a el principio de la conservación de la materia, Una ecuación debe ser equilibrada. Debe tener el mismo número de átomos de la misma clase en ambos lados. Lavoisier, 1788

14 BALANCE DE ECUACIONES Todas las reacciones químicas cumplen fielmente dos importantes leyes de la Química; la Ley de Lavoisier (conservación de la masa) y la Ley de Proust (proporciones definidas). El balance de la ecuación se hace para satisfacer la primera ley. El procedimiento puede ser por simple tanteo o intuición deducir cuáles son los coeficientes más apropiados o bien se puede aplicar un procedimiento matemático Prof. S. Casas-Cordero E.

15 Ejemplo: N 2 + H 2 NH 3 Prof. S. Casas-Cordero E.

16 PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DELA MASA. IK + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3

17 Por tanteo: Hay 2 N en la izquierda. Para que hayan 2 N en el lado derecho, colocar el coeficiente 2 al NH 3 : N 2 + H 2 2 NH 3 Ahora hay dos moléculas de NH 3 y 2x3 = 6 H del lado derecho. Poner coeficiente 3 al H 2. La ecuación ahora está balanceada. N H 2 2 NH 3 Prof. S. Casas-Cordero E.

18 Conteo de los átomos N H 2 2 NH 3 átomo izquierda derecha N 1x2 = 2 2x1 = 2 H 3x2 = 6 2x3 = 6 Prof. S. Casas-Cordero E.

19 Izquierda derecha Prof. S. Casas-Cordero E.

20 Qué significa esta ecuación? N H 2 2 NH 3 1 molécula de nitrógeno (con 2 átomos) reacciona con 1 mol de nitrógeno (N 2 ) reacciona con 3 moléculas de hidrógeno (con 2 átomos) para formar: 3 moles de hidrógeno (H 2 ) para formar: 2 moléculas de amoníaco ( Cada molécula contiene 1 átomo de N y 3 átomos de H) 2 moles de amoníaco (NH 3 ) Prof. S. Casas-Cordero E.

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22 Moléculas diatómicas Siete elementos existen naturalmente como moléculas diatómicas: H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2, Br 2, y I 2 Prof. S. Casas-Cordero E.

23 Tipos de Reacciones Químicas

24 Tipos de reacciones químicas Reacción de Combinación (Síntesis): A + Z AZ Reacción de Descomposición (Análisis): AZ A + Z Reacción de Simple Desplazamiento : A + BZ AZ + B Reacción de Doble Desplazamiento (Metátesis): AX + BZ AZ + BX Reacción de Neutralización: HX + BOH BX + HOH Prof. S. Casas-Cordero E.

25 Combinación Descomposición Simple Desplazamiento Doble Desplazamiento

26 Combinación Elementos o compuestos se combinan para formar un compuesto: 2H 2 + O 2 2H 2 O elemento + elemento compuesto

27 Ejemplo: la combinación de hidrógeno con cloro 27

28 Reacción de la síntesis Reacción directa de la combinación (síntesis) 2 Na + Cl 2 NaCl del 2 Na Cl Na + Cl - Na Cl Cl - Na + Forma general: AB de A + de B elemento o elemento o compuesto compuesto compuesto

29 Formación de un sólido: AgCl AgNO 3 (aq) + KNO del KCl (aq) 3 (aq) + AgCl

30 Descomposición Un compuesto se descompone en partes: 2H 2 O 2H 2 + O 2 compuesto elemento + elemento Prof. S. Casas-Cordero E.

31 Reacciones de Descomposición Un compuesto es roto en dos o más sustancias más simples. Carbonato hidrogenado de metal: 2NaHCO 3(s) Na 2 CO 3(s) + H 2 O (g) + CO 2(g) bicarbonato carbonato agua dióxido de de sodio de sodio carbono Durante la reacción de descomposición el estado de oxidación del metal no cambia. 31

32 Carbonatos de Metal: CaCO 3(s) carbonato óxido dióxido de de metal de metal carbono CaO (s) + CO 2(g) El carbonato hidrogenado de metal se descompone en carbonato de metal al calentarse. Durante la reacción de descomposición el estado de oxidación del metal no cambia. 32

33 Compuestos que contienen oxígeno: 2HgO (s) 2Hg (l) + O 2(g) óxido de mercurio (II) mercurio oxígeno compuesto oxigenado No se puede predecir la fórmula de los productos. 33

34 Ejemplo: la descomposición del agua 34

35 Simple Desplazamiento Un elemento desplaza a otro elemento en un compuesto: Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 elemento + compuesto compuesto + elemento Prof. S. Casas-Cordero E.

36 Serie Electromotriz (de actividad) Los elementos más activos desplazan de los Más activo compuestos a los menos activos. Zn(s) + CuCl 2 (ac) Cu(s) + ZnCl 2 (ac) Zn(s) + HCl(ac) Cu(s) + HCl(ac) Cu(s) + ZnCl 2 (ac) Zn(s) + CuCl 2 (ac) H 2 (g) + ZnCl 2 (ac) H 2 (g) + CuCl 2 (ac) K Na Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Au 36

37 En una reacción de simple desplazamiento un metal desplaza otro metal o hidrógeno, de un compuesto o solución acuosa que tenga una menor actividad según la serie electromotriz. Metal y una solución acuosa Cu (s) + 2AgNO 3(ac) 2Ag (s) + Cu(NO 3 ) 2(ac) metal 1 solución metal 2 solución acuosa 1 acuosa 2 37

38 Metal y ácido en solución acuosa Fe (s) + H 2 SO 4(ac) FeSO 4(ac) + H 2(g) metal ácido acuoso solución hidrógeno acuosa gas Metal activo y agua Ca (s) + 2H 2 O (l) Ca(OH) 2(ac) + H 2(g) metal agua hidróxido hidrógeno de metal gas 38

39 Ejemplo: la sustitución del hidrógeno del ácido por hierro 39

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41 Ejemplo: la sustitución del hidrógeno del agua por el sodio 41

42 Doble Desplazamiento Hay un intercambio entre elementos de dos compuestos: H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O compuesto + compuesto compuesto + compuesto Prof. S. Casas-Cordero E.

43 reacción del Solo-reemplazo Magnesio + CuSO 4 MgSO 4 + Cu reacción del Doble-reemplazo CaCO CaCl del ácido clorhídrico 2 + H 2 CO 3

44 Reacciones de Doble Desplazamiento En las reacciones de doble desplazamiento dos compuestos iónicos en soución acuosa intercambian aniones para producir compuestos nuevos. 2AgNO 3(ac) + Na 2 CO 3(ac) Ag 2 CO 3(s) + 2NaNO 3(ac) solución solución precipitado solución acuosa 1 acuosa 2 acuosa 3 No hay reacción si no se forma un precipitado. Esto se puede preveer de acuerdo a las reglas de solubilidad. 44

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46 Reacciones de Neutralización Una reacción de neutralización es un caso especial de reacción de doble desplazamiento. En una reacción de neutralilzación, un ácido y una base reaccionan para formar un compuesto iónico (sal) y agua. Acido sustancia que libera iones hidrógeno H +. Base sustancia que libera iones OH -. 46

47 HCl (ac) + NaOH (ac) NaCl (ac) + H 2 O (l) ácido base sal agua acuoso acuosa acuosa Use un indicador de ph para comprobar que se llevó a cabo la neutralización. Observe un ligero aumento de la temperatura. 47

48 Formación de amoníaco N 2 (G) + 3 H 2 (G) 2 NH 3 (G) + 2 átomos N + 6 átomos H 2 átomos N y 6 átomos H 1 molécula N 2 10 molécula N moléculas H 2 30 moléculas H 2 2 moléculas NH 3 20 moléculas NH 3 1 x 6.02 x x x 6.02 x 10 2 x moléculas N 2 moléculas H 2 moléculas NH 3 1 mol de N 2 28 g N mol de H 2 3 x 2 g H 2 2 mol de NH 3 2 x 17 g NH 3 34 reactivo de g 34 productos de g Asumir STP 22.4 L L 22.4 L 22.4 L 22.4 L 22.4 L 22.4 L N L H L NH 3