SOCIEDAD QUÍMICA DEL PERÚ

AUDITORIO DE LA SOCIEDAD QUÍMICA DEL PERÚ20 DE ENERO DEL 2011

AÑO INTERNACIONAL DE LA QUÍMICA

“Química, nuestra vida, nuestro futuro”

CURSO:

“ENFOQUE MODERNO DE LA QUÍMICA BÁSICA EN EL AÑO INTERNACIONAL DE LA QUÍMICA”

Auditorio de la SQP.17 – 22 de enero del 2011

CATEDRÁTICOS DE LA UNMSM

TEMA:

“REACCIONES QUÍMICAS”

Auditorio de la SQP.20 de enero del 2011

Quím. Elizabeth Deza Martí.

REACCIONES REACCIONES QUÍMICASQUÍMICAS

REACCIONES REACCIONES QUÍMICASQUÍMICAS

http://upcommons.upc.edu/video/handle/2099.2/1197http://hdl.handle.net/2099.2/1197

Reacciones Químicas

• La reacción química es proceso en el cual una sustancia (o sustancias) cambia para formar una o más sustancias nuevas.

• Una forma estándar para representarlas

es por medio de ecuaciones químicas.

• Una ecuación química utiliza símbolos químicos para mostrar qué sucede durante una reacción química.

Reacciones Químicas

• Cuanto mayor sea su conocimiento en química, mayor será su habilidad en predecir los productos de reacciones químicas.

• Al escribir ecuaciones químicas, se debe:

Determinar cuáles serán los productos. Escribir la fórmula correcta para todos los

reaccionantes y los productos. Balancear la ecuación e indicar el estado

físico de cada sustancia.

Estado físico de las sustancias:

(g) para un gas: CO2(g)

(l) para un líquido: H2O(l)

(s) para un sólido: FeS(s)

(ac) para una sustancia en solución acuosa:NaCl(ac)

Reacciones Químicas

• Las reacciones químicas se representan en una forma concisa mediante ecuaciones químicas. Por ejm.

Zn(s) + 2HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g)

Reactantes Productos

• Generalmente al balancear ecuaciones se utilizan números enteros como coeficientes.

reactivos productos

Tres maneras de representar la reacción de H2 con O2 para formar H2O

Dos moléculas de hidrógeno Una molécula de oxígeno Dos moléculas de agua

Cómo “leer” las ecuaciones químicas

2 Mg(s) + O2(g) 2 MgO(s)

2 átomos Mg + 1 molécula O2 2 unidades de la fórmula MgO

2 moles Mg + 1 mol O2 2 moles de MgO

48,6 gramos Mg + 32,0 gramos O2 80,6 g de MgO

2 gramos de Mg + 1 gramo de O2 2 gramos de MgO

¡NO ES!

Balance de ecuaciones químicas

En general el balance de una ecuación química se verifica mediante los siguientes pasos:

• Balancee primeramente, los elementos que aparecen en sólo un compuesto en cada lado de la ecuación.

• Balancee los elementos libres al final.

• Balancee los grupos poliatómicos sin cambiarlos.

• Se pueden utilizar coeficientes fraccionarios que al final del proceso son convertidos en enteros por una simple multiplicación.

• Revise que tengan el mismo número de átomos en ambos lados de la ecuación.

Clasificación de las reacciones químicas

Se han considerado los siguientes tipos de reacciones:

• Combinación, adición o síntesis• Descomposición • Desplazamiento simple• Doble desplazamiento

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Combinación

Descomposición

Simple Desplazamiento

Doble Desplazamiento

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Combinación, adición o síntesis

A + B AB

Mg(s) + Br2(ac) MgBr2 (ac)

Magnesio Bromo Bromuro de magnesio

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Descomposición

A B A + B

2HgO(s) Δ 2Hg(l ) + O2 (g)

Oxido de mercurio (II) Mercurio Oxígeno

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Simple Desplazamiento• A + BC AC + B

a) Desplazamiento de hidrógeno

• Zn(s) + 2HCl(ac) ZnCl2 (ac) + H2 (g)

Zinc Ácido Cloruro de Hidrógeno clorhídrico Zinc

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Simple Desplazamiento

b) Desplazamiento de metal

2Al(s) + Fe2O3(s) Al2O3(l) + 2Fe(l)Aluminio Trióxido de Trióxido de Hierro

dihierro aluminio

Para predecir si en realidad va a ocurrir una reacción de desplazamiento de un metal o de hidrógeno es necesario referirse a la serie de actividad.

Serie de Actividad

• Es una lista de los elementos en orden decreciente de su reactividad o capacidad para reaccionar químicamente en solución acuosa.

• Los elementos más activos aparecen en la parte superior de la tabla y la reactividad disminuye a medida que se desciende de la lista.

• En condiciones ordinarias, cada elemento de la tabla puede sustituir a cualquier elemento que aparezca debajo del mismo al tomar parte de una reacción de sustitución simple.

Serie de ActividadMETALES NO METALESLitio FluorPotasio CloroBario BromoCalcio YodoSodioMagnesioAluminioCincCromoHierroCadmioCobaltoNíquelEstañoPlomoHidrógenoCobreMercurioPlataOro

Simple Desplazamiento

c) Desplazamiento de halógenos

Los halógenos más ligeros desplazan a los más pesados de sus sales.

F2 > Cl2 > Br2 > I2

Br2(l) + 2KI(ac) 2KBr(ac) + I2(s)

Bromo Yoduro de Bromuro de Yodo

Potasio Potasio

Doble Desplazamiento o Metátesis

• A+B- + C+D- A+D- + C+B-

a) Dos sales reaccionan para formar un precipitado (s) o un gas (g) y el otro producto queda en solución (ac)

KCl(ac) + AgNO3(ac) AgCl(s) + KNO3(ac)

Cloruro de Nitrato de Cloruro de Nitrato de

potasio plata plata potasio

b) Un ácido y una sal reaccionan para formar un gas y una sal

2HCl(ac) + Na2S(ac) H2S(g) + NaCl(ac)

Ácido Sulfuro de Sulfuro de Cloruro declorhídrico sodio hidrógeno sodio

c) Un ácido y una base reaccionan para formar una sal y agua (un electrolito débil)

HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(l)

Ácido Hidróxido de Cloruro de Agua

Clorhídrico sodio sodio

Según el punto de vista energético:

• Reacciones ExotérmicasSon aquellas reacciones que liberan calor o energía.

C(s) + O2 (g) CO2 (g) H = - 393,5 kJ

Expresión de una ecuación termoquímica

Reacciones específicas

• Reacciones EndotérmicasSon aquellas reacciones que absorben calor.

N2O4 (g) ↔ 2NO2 (g) H = + 58,0 kJ

http://www.youtube.com/watch?v=TiZIwATNesg

• Reacciones de precipitaciónSon aquellas reacciones acuosas en donde se forma un producto sólido insoluble denominado precipitado.

2KI(ac) + Pb(NO3)2(ac) PbI2 (s) + 2KNO3(ac)

Ioduro de Nitrato de Ioduro de Nitrato de

potasio plomo plomo potasio

http://www.youtube.com/watch?v=tQ_sJTQAnRM&feature=related

• Reacciones ácido baseSe produce un intercambio de protones entre los reactivos, este intercambio puede ser identificado por medidas de pH o indicadores ácido-base.

HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(ac)Ácido Hidróxido de Cloruro de AguaClorhídrico sodio sodio

Se puede identificar que sucede la reacción mediante un indicador, que podría ser: la fenolftaleína que en medio ácido y neutro es incoloro y en medio básico es rojo grosella (fucsia), el cambio de color nos indicará la ocurrencia de la reacción.

Indicador casero

• Resultados al usar agua de col roja como indicador ácido base.

Valores referencialesRojo intenso 2 (muy ácido) Rojo violáceo (rosa) 4Violeta 6, Azul violeta 7 (neutro)Azul 7.5azul (agua marina) 9Verde azulado 10Verde intenso 12 (muy básico)

• Reacciones RedoxSon aquellas reacciones donde ocurre una transferencia de electrones, los números de oxidación de los átomos cambian al pasar de reactantes a productos.

Oxidación: Proceso en el cual hay pérdida de electrones (aumento en el número de oxidación de una sustancia).

Reducción: Proceso en el cual hay ganancia de electrones (disminución en el número de oxidación de una sustancia).

Reacciones redox

http://www.youtube.com/watch?v=SaHoJUmfq9E

Cu(s) + AgNO3(ac) Cu(NO3)2(ac) + Ag(s)

Ejemplo: la combinación de hidrógeno con cloro

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Ejemplo: la descomposición del agua

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Ejercicio

• Identifique el tipo de cada una de las siguientes reacciones:

1. Zn(s) + CuSO4(ac) ZnSO4(ac) + Cu(s)

2. 2Sr(s) + O2(g) 2SrO(s)

3. Cd(HCO3)2(s) CdCO3(s) + H2(g) + CO2(g)

4. H3PO4(ac) + 3NaOH(ac) Na3PO4(ac) + 3H2O(l)

5. AgNO3(ac) + KCl(ac) AgCl(s) + KNO3(ac)

Balance redox método ion electrón

• Escribir las semireacciones de oxidación y reducción.

• Balancear con la finalidad que exista el mismo número de átomos en los reactivos y productos, aumentar tantas moléculas de agua como oxígenos falte y luego completar el balance adicionando H+ al otro miembro.

• Comprobar las cargas en ambos lados de las semireacciones y completar sumando electrones .

• Finalmente al sumar las semireacciones verificar que tengan el mismo número de electrones.

Balancear la siguiente reacción por el método ion electrón en medio ácido y

medio básico:

• MnO4-(ac) + C2O4

2- (ac) Mn2+

(ac) + CO2 (g)

INDUSTRIA QUÍMICA

La industria química transforma materias primas es productos finales

• Elaboración del amoniaco: La mezcla de gases se somete a altas presiones y temperaturas. Los gases reaccionan gracias al catalizador (granos de hierro) produciendo amoniaco, el amoniaco gaseoso se enfría y se recoge en forma liquida.

• Elaboración del papel:Preparación de la pulpa de papel. Tratamiento de la pulpa. Se mezcla con agua y productos químicos (relleno, apresto, pigmentos y colorantes) hasta conseguir una pasta uniforme.Formación de la hoja de papel por laminación ( serie de rodillos) y eliminación del agua.

• Elaboración de hierro:Se carga el alto horno con las materias primas.Se inyecta aire seco, caliente y a alta presión por la parte de abajo del horno, lo cual hace arder el carbón coque.El oxigeno del oxido de hierro reacciona con el monóxido de carbono proveniente del coque y el hierro se funde. Las impurezas (escoria) que flotan en la superficie de la colada de hierro son eliminadas y el hierro fundido fluye a los moldes para formar lingotes de hierro.

• Elaboración del queso:La leche es transportada a la industria lechera.Se calienta para pasteurizarla.Se espera y se vuelve agria por adición de unas bacterias especiales, forma grumos sólidos por adición de cuajo que luego se trituran.La leche cuajada, que es sólida, se moldea.

• Los efectos negativos de la actividad industrial sobre el medio ambiente son principalmente:

Agotamiento de los recursos naturales renovables y no renovables.Generación de agentes contaminantes que afectan el agua, el aire y el suelo y producen daños nocivos sobre los seres vivos.Degradación del hábitat natural, perdida de la diversidad biológica y disminución de la resistencia de los ecosistemas.

• Tecnologías ecológicas; métodos para proteger el medio ambiente:

Utilizar los recursos en forma mas eficiente, especialmente los recursos no renovables.Utilizar materias primas recicladas.Realizar tratamientos especiales a los desechos antes de que lleguen al medio ambiente