Recinto Universitario Augusto C. Sandino esteli




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fecha de publicación27.11.2015
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Universidad Nacional de Ingeniería

Recinto Universitario Augusto C. Sandino

ESTELI

ASIGNATURA : QUÍMICA I


CARRERA : Ingeniería Civil

Objetivos:

  1. Analizar los tipos de reacciones químicas indicando las características que evidencias la ocurrencia de las reacciones químicas

  2. Fomentado el respeto, espirito crítico a través de la participación individual.

Contenidos de la unidad:

  1. Generalidades de las reacciones y ecuaciones químicas.

    1. Conceptos de reacción, reactivos y productos.

    2. Condiciones y formas de manifestación de una ecuación química.

    3. Ecuación química.

  • Definición de ecuación verbal y escrita.

  • Escritura de una ecuación química.

  1. Tipos de reacciones químicas.

    1. Combinación.

    2. Descomposición.

    3. Sustitución.

    4. Intercambio.

  • Neutralización.

  • Precipitación.

    1. Redox (Corrosión)

    2. Electrólisis

    3. Hidrólisis.

  1. Balanceo de ecuaciones químicas.

3.1.Tanteo.

3.2. Redox.

INTRODUCCION.

¿Recuerda qué sucedió al dejarse por cierto tiempo dentro de un beaker con agua un clavo? El mismo se puso herrumbroso, entre otros factores, a causa de la humedad, cambiando con ello la sustancia hierro que originalmente presentaba un color plateado brilloso y tomo un color café. Evidentemente la parte herrumbrosa del clavo de ¨hierro¨ ha cambiado, lo cual implica que la sustancia hierro vio modoficada su estructura y composición, así como la forma de este, ocurriendo en este caso un fenómeno o cambio químico, concepto que estudió en la primera unidad, concepto que hoy puede ser ampliado al de reacción química.

1.Generalidades de las reacciones y ecuaciones químicas.

    1. Conceptos de reacción, reactivos y productos.

Reacción química: Se define como: cambio químico en la cual una o más sustancias(reaccionantes) se trasforman en nuevas sustancias (productos) con propiedades físicas y químicas diferentes a las que le dieron origen.

Reactivos: Son las sustancias iniciales, que van a reaccionar, responden a aquellas fórmulas (tanto simples como compuestas)

Productos: Son las sustancias formadas como resultado de la reacción química, responden a aquellas fórmulas (tanto simples, como compuesta)

    1. Condiciones y formas de manifestación de una ecuación química.

¿Cómo no damos cuenta de que ha ocurrido una reacción química? Muchos son los cambios que se producen a nuestro alrededor, lo cual obviamente debe ser percibida por nuestros sentidos, sobre todo a través de la vista, el olor y el tacto, aunque lo conveniente es el uso de instrumentos propios para el trabajo en el laboratorio. ¿Qué hechos o manifestaciones nos indican que ha ocurrido una reacción química?

Se plantean 4 tipos de manifestaciones que evidencian que ha ocurrido una reacción, siendo estas las siguientes:

  1. Formación de un precipitado. 3. Formación de gases.

  2. Cambio de color . 4. Desprendimiento o absorción de energía.



    1. Ecuación química.

Ecuacion quimica: constituye la representación gráfica de la reacción a través del uso de fórmulas.

  • Escritura de una ecuación química.

En la representación gráfica aparecen factores o términos que acompañan a la ecuacion química y que se sitúan de manera convencional, como son:

  • Las sustancias reaccionantes se sitúan a la izquierda de la saeta.

  • Las sustancias productos. Se sitúan a la derecha de la saeta.

  • La función de la saeta, es separar a las sustancias reaccionantes de los productos e indicar el sentido de la reacción.

  • El signo + nos permite separar las fórmulas entre reaccionantes y productos.

  • Los números que se utilizan delante de las fórmulas se denominan coeficientes, los cuales pueden ser números enteros o fraccionarios y nos indican la cantidad de moles o moléculas de cada sustancia. Estos coeficientes se utilizan con el objetivo de complementar la ley de conservación de la masa.

  • También es valido situar los estados de agregación en que se encuentran las sustancias.


Saeta

A +B  AB
Reaccionantes Productos
Hay que proporcionarle calor a la reacción
Ejemplo:

Veamos con un ejemplo como interpretar o leer una ecuación química:

Se tiene:

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)

  1. El Hidrógeno gaseoso reacciona con el oxigeno gaseoso, para obtener agua en estado gaseoso.

  2. Dos moles de hidrógeno gaseoso reaccionan con un mol de oxigeno gaseoso para formar dos moles de agua en estado gaseoso.

  3. Dos moles de moléculas de hidrógeno gaseoso reaccionan con un mol de molécula de oxigeno gaseoso, para obtener dos moles de moléculas de agua en estado gaseoso.



  1. Tipos de reacciones químicas.

Múltiples son las clasificaciones que sufren las reacciones químicas, siendo estas, entre otras:

  • Combinación.

  • Descomposición.

  • Sustitución.

  • Intercambio (Neutralización, Precipitación)

  • Redox (Corrosión)

  • Electrólisis.

  • Hidrólisis.


2.1Combinación: Proceso en el cual dos o más sustancias (simples o compuestas), dan lugar a una sustancia producto de naturaleza mas compleja que las que le dieron origen. A este tipo de reacción también se les llaman reacciones de síntesis.

Esta reacción se muestra con una ecuación general:

A + B AB

Donde A y B son elementos o compuestos.

Ejemplo:
2Mg(g) + O2(g) 2MgO(g)


    1. Descomposición: Proceso en el cual a partir de una sustancia (Compuesto) reaccionante, se obtienen una o más sustancias productos(elementos o compuestos), de naturaleza menos compleja que las que le dio origen. Generalmente este tipo de reacción requiere calor para ocurrir.


Esta reacción se muestra con una ecuación general:

AB A + B

Donde A y B son elementos o compuestos.

Ejemplo:

C12H22O11(s)  12C(s) + 11H2O


    1. Reacciones de sustitución o desplazamiento: Reacciona un elemento reemplazando a otro en un compuesto. Este tipo de reacción esta representada por dos ecuaciones generales:

  1. Un metal sustituye: a un ion metálico en su sal o un ion hidrógeno en un ácido:



C + AB A+ CB

Ejemplo:

Fe + 2HCl (ac) FeCl2 + H2

Fe(s) + CuSO4(ac) FeSO4(ac) + Cu


  1. Un no metal sustituye a un ion no metálico en su sal o ácido:


X + BZ BX + Z

Ejemplo:

Cl2(g) + NaBr(ac) NaCl(ac) + Br2(ac)


    1. Reacción de Neutralización: es aquella en la cual reacciona un ácido (o un óxido ácido) con una base (óxido básico). En la mayoría de estas reacciones, uno de los productos es el agua. La formación del agua actúa como la fuerza motriz de la neutralización, debido a que el agua solo esta ligeramente ionizada y en esta formación también se libera calor.

Una ecuación general representa esta reacción:
HX + MOH Mx + HOH

En donde HX es un ácido y MOH es una base. El agua es uno de los productos.

Las diferencias entre las reacciones de neutralización y las reacciones ordinarias de sustitución son:

(1)En una reacción de neutralización ácido (o un óxido ácido) con una base (o un óxido básico) y (2) el agua por lo general es uno de los productos en una reacción de neutralización.

Ejemplo:

CO2(g) + 2LiOH(s) Li2CO3(s) + H2O

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

BaO(s) + SO3(g) BaSO4(s)


  1. Balanceo de ecuaciones químicas.

3.1.Tanteo.

Analizaremos las reglas paralelamente con un ejemplo, para facilitar su comprensión:

  1. Se identifican los reaccionantes y productos y se escriben las formulas químicas adecuadamente en los miembros correspondientes, reaccionantes y productos.

  2. Se identifican los elementos que aparecen una sola vez en cada lado de la ecuación (preferentemente que no sean ni hidrógeno ni oxigeno) y con igual numero de átomos; las formulas que contengan a estos elementos, deben ajustarse con el mismo coeficiente – número entero o fraccionario – que se sitúan delante de la formula (nunca se deben modificar los subíndices)- que de no colocar ningún frente a la formula se asume que es uno.

  3. Se localizan los elementos que aparecen una sola vez en cada lado de la ecuación, pero con números desiguales de átomos, los cuales se ajustan con los coeficientes adecuados.

  4. Balancee los elementos que aparecen en dos o más fórmulas del mismo lado de la ecuación.

  5. Verifique que todos los coeficientes sean números enteros (o fraccionarios) y que estén en la proporción más pequeña posible.

Ejemplo:

KNO3 KNO2 + O2

Nitrato de potasio nitrito de potasio oxigeno

De potasio hay un solo átomo en los reactantes y uno en los productos, similar ocurre con el nitrógeno, uno en los reactantes y uno en los productos.

De oxigeno hay 4 en los productos y en los reactantes tres, por lo que hay una deficiencia de oxigeno en el miembro de los reactantes.

2KNO3 KNO2 + O2

si colocamos un dos delante del nitrato de potasio, este coeficiente afecta el subíndice del oxigeno, existiendo 6 átomos de oxigeno en total a la izquierda, pero el coeficiente dos también afecta al potasio y al nitrógeno, es decir 2 de potasio y 2 de nitrógeno.

2KNO3 2KNO2 + O2

que para ajustar estos últimos situamos delante del nitrito de potasio un 2, donde tendremos 2 de potasio, 2 de nitrógeno y cuatro de oxigeno, más los 2 átomos de oxigeno molecular, tendremos 6 oxígenos en total, la ecuación esta balanceada.

Este tipo de ajuste o balance tiene la limitante de ser válido solamente para reacciones donde el número de reaccionantes y productos es reducido, entiéndase un reaccionante o dos, un producto o dos. Cuando se amplia el número de reaccionantes o productos, ya sea ajustar o balancear por tanteo resulta engorroso, para lo cual se utilizan otros métodos.

    1. Redox.

Con un ejemplo analizaremos las reglas para ajustar una ecuación por el método redox.

  1. Se calcula el número de oxidación de los elementos que cambian el valor de los mismos durante la reacción.

-1 +4 +2 0

HCl(ac) + MnO2 MnCl2 + Cl2 + H2 O

  1. Se identifica la sustancia que se reduce y la sustancia que se oxida.

HCl(ac) + MnO2 MnCl2 + Cl2 + H2 O

Sustancia que se oxida sustancia que se reduce

  1. Se calcula en cuanto varia el número de oxidación de la sustancia que se reduce donde el número resultante será el coeficiente de la sustancia que se oxida.

  2. Se calcula en cuanto varia el número de oxidación de la sustancia que se oxida donde el número resultante será el coeficiente de la sustancia que se reduce.

  3. El resto se ajusta por tanteo.

Ejemplo:

Ajuste la siguiente ecuación química, aplicando el método redox:

1. HCl (ac) + MnO2 MnCl2 + Cl + H2O

2. Co + HCl CoCl2 +H2

Con el fin de consolidar los conocimientos adquiridos durante esta unidad, te proponemos los siguientes ejercicios:

  1. Complete y balancee las siguientes ecuaciones e identifica el tipo de reacción química.

a. Ba + O2 BaO

b. Ca + I2

c. PbO2

d. KClO3

e. Ca(NO3)

f. Ba + HCl

g. Fe + CaCl

h. Ca(OH) 2 + H2SO4

  1. NaOH + CO2

j.Fe + CuSO4

Nota: Resuelva los ejercicios orientados en clase

Ing. Karla Dávila Página


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