2.1 ECUACIONES QUÍMICAS

2.1 ECUACIONES QUÍMICAS Se ha observado que al producirse un cambio químico los átomos siempre se reordenan agrupándose de diferente forma.. Los cambios de este tipo se llaman reacciones químicas. Una reacción química se representa mediante la ecuación química en la cual se indican las sustancias químicas presentes antes de la reacción (reactivos) a la izquierda de una flecha y los que están presentes después de la reacción (productos) a la derecha de la misma. Esta flecha indica la dirección del cambio y se lee como: "produce o da lugar a" Reactivos Productos Los reactivos son las sustancias iniciales en una reacción química y los productos son las sustancias formadas como resultado de una reacción química. En una reacción química cambia la forma en que los átomos están agrupados. Es importante reconocer que en una reacción química no se crean ni se destruyen átomos; es decir, todos los átomos presentes en los reactivos deben estar también en los productos. En otras palabras, debe haber el mismo número de cada tipo de átomo tanto del lado de los productos como del lado de los reactivos. Para asegurarse de que la ecuación de reacción cumpla esta regla se balancea, es decir, se igualan los números de átomos de Reactivos y Productos. Veamos como ejemplo que sucede cuando dos gases se combinan: Alrededor de 1800 Gay-Lussac realizando cuidadosamente la reacción de síntesis de agua a partir de oxígeno e hidrógeno encontró que dos volúmenes de hidrógeno se combinan con un volumen de oxígeno para formar agua. O lo que es lo mismo hidrógeno + oxígeno agua 2 litros 1 litro 2 litros Amadeo Avogadro intentó explicar la contracción de volúmenes. La única explicación lógica es la que lo llevó en 1811 a definir la importante ley de los gases, que puede expresarse: Volúmenes iguales de gases a las mismas condiciones de temperatura y presión (T, P) contienen igual número de moléculas. Imaginemos al igual que él, lo que ocurre a nivel molecular. Recordemos que las moléculas pueden ser mono, di o poliatómicas. Escribamos la reacción con las fórmulas correspondientes a las moléculas que reaccionan: H 2 + O 2 H 2 O Podemos ver en esta ecuación química que cuando se combinan las moléculas de hidrógeno (diatómica) y de oxígeno (diatómica) se forma agua que es una molécula triatómica que tiene sólo un átomo de oxígeno. Esto contradice la Ley de Conservación de la masa?, cuyo enunciado es el siguiente: En un sistema cerrado, la masa total permanece constante, independientemente de las transformaciones físicas o químicas que se produzcan en ese sistema. 2.2 BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS El principio fundamental del proceso de balanceo es que los átomos se conservan en la reacción química. Es decir, los átomos no se crean ni se destruyen, sólo se agrupan de manera distinta.las identidades (fórmulas) de los compuestos nunca deben cambiarse al balancear la ecuación química. En otras palabras, no se pueden cambiar los subíndices de las fórmulas ni añadir ni prestar átomos. La mayoría de las ecuaciones químicas se balancean por el método de prueba y error denominado tanteo. Se hacen diversas pruebas hasta que se encuentra el coeficiente adecuado para los reactivos y los productos de tal manera que produzca el mismo número de cada tipo de átomos a ambos lados de la flecha. Veamos otro ejemplo similar en la reacción de formación del gas amoníaco a partir de la combinación de los gases hidrógeno y nitrógeno: Prof. Gustavo Martínez PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL BAJO CUALQUIER SISTEMA 1

hidrógeno + nitrógeno amoníaco 3 litros 1 litros 2 litros La reacción del hidrógeno y el nitrógeno podemos expresarla de la siguiente forma: 3 H 2 (g) + N 2 (g) 2 N H 3 (g) De esta forma se expresa o simboliza la reacción de 3 moléculas de hidrógeno con 1 molécula de nitrógeno para dar 2 moléculas de la sustancia conocida como amoníaco. Los compuestos que reaccionan o combinan se denominan reactivos; (el hidrógeno y el nitrógeno). Los compuestos o sustancias formadas son los productos; en este caso el amoníaco. Para ejercitarte> Iguale las siguientes ecuaciones con los correspondientes coeficientes estequiométricos. 1) Na + H 2 O NaOH + H 2 2) Fe + O 2 Fe 2 O 3 3) KClO 3 KCl + O 2 4) C 2 H 6 + O 2 CO 2 + H 2 O 2.4 FORMACIÓN DE HIDROXIDOS Los hidróxidos son compuestos formados por la combinación de un óxido básico y agua. Tienen la formula general: Me X ( hidroxilo) Y ó Me (OH) Y La cantidad x de átomos de metal resulta igual a la valencia del anión (hidroxilo) o sea -1. La cantidad y de hidroxilos es igual a la valencia del metal, ya que, resulta del intercambio de valencias con el catión metálico. Los aniones están formados por un no metal y oxígenos y poseen carga negativa. Ejemplos según las nomenclaturas tradicional y de Stock Cu (OH) 2 Hidróxido cuprico Hidróxido de cobre II Pb (OH) 4 Hidróxido plumbico Hidróxido de plomo IV Ag (OH) Hidróxido de plata Au (OH) 3 Hidróxido áurico Hidróxido de oro III 2.5 FORMACIÓN DE OXIDOS BÁSICOS Se denomina óxidos ácidos a los compuestos formados por un metal y el oxígeno. La ecuación general es: Metal + O 2 M 2 O valencia del metal El oxido formado puede ser nombrado de distintos modos según las diferentes nomenclaturas propuestas a través del tiempo por los químicos: Nomenclatura antigua o tradicional Si el metal posee una sola valencia se denomina: Oxido de... Si el metal posee dos o mas valencias se denomina: Para la mayor será Oxido de...ico Para la menor será Oxido de...oso Nomenclatura de Sotck ( I U P A C ) Se expresa como oxido de... y a continuación el nombre del metal con su respectiva valencia en números romanos. Si el metal posee una sola valencia no es necesario expresarla. K + O 2 K 2 O óxido de potasio Mg + O 2 Mg O óxido de magnesio II Fe + O 2 Fe 2 O 3 óxido de hierro III u óxido férrico Ca + O 2 Ca O óxido de calcio Prof. Gustavo Martínez PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL BAJO CUALQUIER SISTEMA 2

Nomenclatura Sistémica. Cu + O 2 Cu 2 O óxido de cobre I u óxido cuproso Con esta denominación se usan los prefijos, mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, etc. según sea la cantidad de átomos de cada especie. Cu 2 O óxido cuproso monóxido de dicobre óxido cobre I Fe 2 O 3 óxido férrico trióxido de dihierro óxido hierro III K 2 O óxido de potasio monóxido de dipotasio óxido de potasio 2.6 FORMACIÓN DE OXIDOS ACIDOS O ANHIDRIDOS Se denomina óxidos ácidos a los compuestos formados por un no metal y el oxígeno. La ecuación general es: No Metal + O 2 M 2 O valencia del metal El oxido también se denomina anhídrido y puede ser nombrado de distintos modos según las diferentes nomenclaturas propuestas. Nomenclatura antigua o tradicional. Sí el no metal tiene varias valencias se utilizan prefijos, hipo y per, además de las terminaciones oso y ico. Si el no metal posee una sola valencia se denomina: Anhídrido...oso Si el no metal posee dos valencias se denomina: Para la mayor será Anhídrido...ico Para la menor será Anhídrido...oso Si el no metal posee tres valencias se denomina: Para la mayor será Anhídrido per...ico Para la del medio será Anhídrido...ico Para la menor será Anhídrido...oso Si el no metal posee cuatro valencias se denomina: Para la mayor será Anhídrido per...ico Para la segunda será Anhídrido...ico Para la tercera será Anhídrido...oso Para la menor será Anhídrido hipo...oso Nomenclatura de Sotck ( I U P A C ) Se denomina en igual forma que los óxidos básicos Nomenclatura Sistémica. Se denomina en igual forma que los óxidos ácidos I 2 O 3 óxido de yodo III Anhídrido yódico trióxido de diyodo S O 3 óxido de azufre VI Anhídrido sulfúrico - trióxido de azufre C O óxido de carbono II monóxido de carbono 2.7 FORMACIÓN DE ACIDOS Existen dos tipos de ácidos: OXACIDOS: contiene oxígeno en su formula. HIDRACIDOS: están constituidos por un no metal e hidrógeno OXACIDOS: resultan de la combinación de un anhídrido + H 2 O Tienen la formula general: H X ( anión) Y La cantidad x de Hidrógenos o cationes hidronio resulta igual a la valencia del anión. La cantidad y de aniones es uno, ya que, resulta del intercambio de valencias con el catión hidronio. Los aniones están formados por un no metal y oxígenos y poseen carga negativa. Prof. Gustavo Martínez PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL BAJO CUALQUIER SISTEMA 3

* Br 2 O + H 2 O H 2 (Br 2 O 2 ) * Br 2 O 3 + H 2 O H 2 (Br 2 O 4 ) * Br 2 O 5 + H 2 O H 2 (Br 2 O 6 ) * Br 2 O 7 + H 2 O H 2 (Br 2 O 8 ) 2.8 OXACIDOS ESPECIALES 2 H (Br O) ácido hipobromoso 2 H (Br O 2 ) ácido bromoso 2 H (Br O 3 ) ácido brómico 2 H (Br O 4 ) ácido perbrómico Los anhídridos de fósforo, arsénico y antimonio forman más de un ácido según se combinen con una, dos o tres moléculas de agua. Para diferenciarlos se utilizan los prefijos meta-, piro- y orto-los ácidos que se forman no todos tienen las misma estabilidad, por lo que al más común se le suele omitir el prefijo orto-. Ácidos formados por el anhídrido fosfórico, P 2 O 5 * P 2 O 5 + H 2 O H 2 (P 2 O 6 ) * P 2 O 5 + 2 H 2 O H 4 (P 2 O 7 ) * P 2 O 5 + 3 H 2 O H 6 (P 2 O 8 ) 2 H (P O 3 ) ácido metafosfórico H 4 (P 2 O 7 ) ácido pirofosfórico 2 H 3 (P O 4 ) ácido ortofosfórico Ácidos formados por el anhídrido fosfóroso, P 2 O 3 * P 2 O 3 + H 2 O H 2 (P 2 O 4 ) 2 H (P O 2 ) ácido metafosfóroso * P 2 O 3 + 2 H 2 O H 4 (P 2 O 5 ) * P 2 O 3 + 3 H 2 O H 6 (P 2 O 6 ) ÁCIDOS FORMADOS POR EL Cr H 4 (P 2 O 5 ) ácido pirofosfóroso 2 H 3 (P O 3 ) ácido ortofosfóroso El Cr es un metal anfótero que forma ácidos inestables como el crómico, que se combina para formar el ácido dicrómico según las siguientes reacciones. * Cr O 3 + H 2 O H 2 (Cr O 4 ) ácido crómico * H 2 (Cr O 4 ) + H 2 (Cr O 4 ) H 2 (Cr 2 O 7 ) + H 2 O ácido dicrómico ÁCIDOS FORMADOS POR EL Mn El Mn es un metal anfótero que forma los ácidos inestable H 2 MnO 4 mangánico y HMnO 4 permangánico, los que al reaccionar con los hidróxidos correspondientes producen sales conocidas como el rmanganato de potasio Na 2 MnO 4 ó el permanganato de potasio KMnO 4 2.8 HIDRACIDOS Se forman por la combinación de un no metal y el hidrógeno. Con el azufre o un halógenos siempre con su menor valencia. Entonces: HALOGENO + HIDRÓGENO HIDRÁCIDO AZUFRE + HIDRÓGENO Se nombran con la palabra ácido seguida del nombre del no metal con la terminación hídrico. Ejemplo: S + H 2 H 2 S ácido sulfhídrico Cl 2 + H 2 2 H Cl ácido clorhídrico 2.9 FORMACIÓN DE SALES Podemos distinguir dos tipos de sales, oxigenadas y no oxigenadas, según el tipo de ácido que le de origen, ya que la ecuación de síntesis general es: Ácido + Hidróxido Sal + Agua Prof. Gustavo Martínez PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL BAJO CUALQUIER SISTEMA 4

El ácido puede ser un hidrácido o un oxácido(ácido oxigenado). Entonces tendremos: Oxácido + Hidróxido Sal oxigenada + Agua Hidrácido + Hidróxido SALES OXIGENADAS Sal no oxigenada + Agua Este tipo de sales puede clasificarse en cuatro clases distintas, neutras, ácidas, básicas y mixtas. SALES NEUTRAS Los hidrógenos del ácido son reemplazados totalmente por el metal del hidróxido El nombre de la sal será el correspondiente al ácido cambiando su terminación + el nombre del metal. Cómo cambia la terminación del nombre del ácido? Ácido terminado en ico...sal terminada en a t o Ácido terminado en oso...sal terminada en i t o H N O 3 + K (O H) K N O 3 + H 2 O Ácido nítrico + hidroxido de K nitrato de K H 2 S O 4 + 2 Fe (O H) 3 Fe 2 (S O 4 ) 3 + 3 H 2 O Ácido sulfúrico + hidróxido férrico sulfato férrico H 2 C O 3 + Ca (O H) 2 Ca (C O 3 ) + 2 H 2 O Ácido carbónico + hidróxido de Ca carbonato de calcio SALES OXIGENADAS ÁCIDAS En este tipo de sales los hidrógenos del ácido no son reemplazados totalmente por el metal del hidróxido. Por lo tanto, los ácidos que forman las sales ácidas poseen más de un hidrógeno, y se denominan ácidos polipróticos. H 2 S O 4 + K (O H) K (HS O 4 ) + H 2 O Ácido sulfúrico + hidróxido de K sulfato ácido de K H 2 C O 3 + Na (O H) Na (H C O 3 ) + H 2 O Ácido carbónico + hidróxido de Na Carbonato ácido de Na SALES OXIGENADAS BÁSICAS Cuando los hidróxidos poseen más de un ión oxhidrilo, alguno de ellos puede aparecer en la sal, apareciendo en el nombre de la sal la cantidad de ellos. H 2 S O 4 + Al (O H) 3 Al (O H) S O 4 + 2 H 2 O Ácido sulfúrico + hidróxido de Al sulfato básico de Al SALES OXIGENADAS MIXTAS Este tipo de sal se forma cuando el ácido reacciona en presencia de mas de un hidróxido, por lo que en su nombre deben aparecer la denominación de los dos metales que la constituyen. 2 H 2 S O 4 + 2 K (O H) + Ca (O H) 2 Ca K 2 (S O 4 ) 2 + 4 H 2 O Ácido sulfúrico + hidróxido de K + hidróxido de Ca sulfato de Ca y K Prof. Gustavo Martínez PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL BAJO CUALQUIER SISTEMA 5

SALES NO OXIGENADAS Para la síntesis de estas sales el ácido debe ser un hidrácido. En este caso la terminación del nombre del ácido cambia de: Ácido...hídrico...uro + agua Ejemplo: H 2 S + 2 K ( O H ) K 2 S + 2 H 2 O ácido sulfhídrico + Hidróxido de K sulfuro de K 2 H Cl + Ca (O H) 2 Ca Cl 2 + 2 H 2 O ácido clorhídrico + Hidróxido de Ca Cloruro de Ca Para ejercitarte> 1. Escribe las formulas de los siguientes compuestos: 1. pentóxido de dinitrógeno 2. hidróxido de calcio 3. ácido metafosforoso 4. bromito cobaltoso 5. nitrato niqueloso 6. bromito cobaltoso 7. ácido yódico 8. hidróxido de sodio 9. Ácido bromhidrico 10. oxido de calcio 11. ácido dicrómico 12. Nitrato férrico 13. ácido bórico 14. fosfato auroso 15. Ácido bórico 16. anhídrido hipocloroso 17. ácido nitroso 18. Ácido dicrómico 19. ácido pirofosfórico 20. ácido sulfúrico 21. Fosfato auroso 22. hidróxido auroso 23. oxido plúmbico 24. Carbonato ác. de potasio 25. tritóxido de dibromo 26. pirofosfito ferrico 27. Pirofosfito férrico 28. ácido metafosoroso 29. cloruro de magnesio 30. Sulfato ácido cobaltoso 31. dióxido de azufre 32. carbonato de potasio 33. Fosfato básico de alumino 34. sulfato de plata 35. sulfato ác. de sodio 36. Ioduro niquelico 2. Escribe la ecuación de obtención de los siguientes compuestos a- ácido metaarsenioso h- Fosfato disodico b- bromito auroso i- Carbonato de litio c- Ácido yódico j- Pirofosfito plúmbico d- Nitrato niqueloso k- Sulfato ácido de sodio e- Bromito de litio l- Sulfato mercurioso f- Ácido crómico m- Ácido nitroso g- Ácido pirofosfórico n- Ácido permanganico 3. Nombra los siguientes compuestos a- Sn O 2 b- Au(OH) 3 c- H Cl O 4 d- K H S O 4 e- Na 2 C O 3 f- Pb O 2 g- Mg Br 2 h- K MnO 4 Prof. Gustavo Martínez PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL BAJO CUALQUIER SISTEMA 6