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Profesor: Eder Yair Nolasco Terrón
Clave: Ed
Módulo: Físico-Química
QUÍMICA
2P.I.Q Eder Yair Nolasco Terrón
Reacción química
O llamado fenómeno o cambio químico, es:
“Un proceso termodinámico en el cual una omas sustancias llamadas reactivos setransforman cambiando su estructura atómica yenlaces en otras sustancias nuevas llamadasproductos”
P.I.Q Eder Yair Nolasco Terrón 3
Los reactivos químicos pueden ser ya sea elementosquímicos o compuestos
Tales fenómenos se representan por medio de una ecuación química
P.I.Q Eder Yair Nolasco Terrón 4
Ecuación química
Es aquella expresión que utiliza símbolosquímicos para mostrar qué sucede durante unareacción química, sus elementos son lossiguientes:
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𝑎𝐴(𝑠) + 𝑏𝐵 ↑ 𝑐𝐶 +↓ 𝑑𝐷
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Flecha de reacción y
condiciones
Productos
Coeficiente estequiométrico
Estado de la materiade reactivo yproducto
Luz, Δ, electricidadCatalizador,
P, pH
Desprende gas
Precipitado
Reactivos
Tipos de reacciones químicas
a) Síntesis: reacción donde se combinan dos o mas sustancias para formar un producto
𝐴 + 𝐵 ⟶ 𝐶
Ejemplo
2𝐻2 + 𝑂2 ⟶ 2𝐻2𝑂
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b) Descomposición: reacción donde se transformaun compuesto en los elementos que lo formaron
C⟶ 𝐴+𝐵
Ejemplo
𝐻2𝐶𝑂3 ⟶𝐻2𝑂 +↑ 𝐶𝑂2
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c) Desplazamiento simple: movimiento de unelemento por otro en un compuesto
𝐴 + 𝐵𝐶 ⟶ 𝐴𝐶 + 𝐵
Ejemplo
𝑀𝑔 + 𝐶𝑢𝑆𝑂4 ⟶𝑀𝑔𝑆𝑂4 + 𝐶𝑢
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d) Descomposición doble o metátesis: Consiste enel intercambio de átomos de los reactivos paragenerar productos según la siguiente reacción
𝐴𝐵 + 𝐶𝐷 ⟶ 𝐴𝐷 + 𝐵𝐶
Ejemplo
𝐴𝑔𝑁𝑂3 +𝑁𝑎𝐶𝑙 ⟶ 𝐴𝑔𝐶𝑙 + 𝑁𝑎𝑁𝑂3
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d) En relación a la energía: En una reacciónquímica se adiciona o libera energía, por lotanto se divide en dos partes:
• Exotérmica: reacción que libera calor en elproceso.
∆𝐻(−)
• Endotérmica: reacción que necesita calor parallevarse a cabo-
∆𝐻(+)
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A la expresión ∆𝐻 se le conoce como entalpía y laTermodinámica la define como:
“La energía que se hace presente en un proceso oreacción química llevado a presión constante”
Si el valor de la entalpía es negativo hablamos deuna reacción exotérmica(libera energía), si es locontrario la reacción se denominaexotérmica(absorbe energía)
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Balanceo de ecuaciones químicas
Obedece a la ley de conservación de la materia,consiste en equilibrar la cantidad de átomos queparticipan en una reacción química tanto dellado de reactivos como de productos. Se puederealizar de dos maneras:
I. Por el método de tanteo
II. Por transferencia de 𝑒−(óxido-reducción)
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Método de tanteo
Se utiliza este método para equilibrar reaccionessimples, para efectuarlo se siguen los siguientespasos:
1) Equilibrar todos los elementos distintos al 𝑂2 y 𝐻22) Equilibrar los 𝐻2 y al final los 𝑂23) Verificar el balanceo contando los átomos de los
elementos quedando igual en ambos lados de lareacción
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Ejemplo
Balancear la siguiente ecuación por el método de tanteo:
𝐾𝐶𝑙𝑂3 → 𝐾𝐶𝑙 + 𝑂2
𝐾𝐶𝑙𝐻𝑂
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𝐻3𝑃𝑂4 + 𝐶𝑎 𝑂𝐻 2 → 𝐶𝑎3 𝑃𝑂4 2 + 𝐻2𝑂
𝐶𝑎𝑃𝐻𝑂
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Método oxido-reducción(redox) o transferencia de electrones
Analizamos la perdida o ganancia de 𝑒− o entérminos físicos emisión o absorción de energía.Hay dos términos muy importantes en este tipode balanceo de ecuaciones
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Oxidación
En química se denomina a la pérdida de 𝑒− deun átomo haciendo que aumente su número deoxidación. Al elemento que se oxida se ledenomina Agente reductor.
𝑁𝑎 → 𝑁𝑎+ + 𝑒−
𝐹𝑒+2 → 𝐹𝑒+3 + 𝑒−
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Reducción
Así denominamos a la ganancia de 𝑒− de unátomo haciendo que disminuya su número deoxidación. Al elemento que se reduce se ledenomina Agente oxidante.
𝑀𝑛+7 + 5𝑒− → 𝑀𝑛+2
𝐹𝑒+3 + 𝑒− → 𝐹𝑒+2
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Números de oxidación mas comunes
Familia o elemento Número de oxidación
Hidrógeno +1
Oxígeno -2
I A +1
II A +2
III A +3
IV A +4,-4,+2
V A +5,-3
VI A -2,+6
VII A -1,+7
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Los elementos sin combinarse poseen un número de oxidación de cero
Método redox
Se utiliza cuando hay reacciones de sustituciónsimple o doble, los pasos a seguir son:
1) Hallar los números de oxidación de los átomos queparticipan en la reacción.
2) Revisar qué elemento se oxida y se reduce en lareacción
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3) Manipular algebraicamente lassemirreacciones de oxidación-reducción
4) Ajustar coeficientes estequimétricos ybalancear por método de tanteo
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Ejemplo
Anota lo que se pide en la ecuación química mostrada
𝐶 + 𝐻2𝑆𝑂4 → 𝑆𝑂2 + 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂
Elemento que se redujo:
Elemento que se oxidó:
Agente oxidante:
Agente reductor:
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Carbono
Carbono
Azufre
Azufre
Ejemplo
Balancear la siguiente ecuación química:
𝐶𝑢 + 𝐻𝑁𝑂3 → 𝐶𝑢 𝑁𝑂3 2 + 𝑁𝑂 + 𝐻2𝑂
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Semirreacción de oxidación:
Semirreacción de reducción:
sumando las semirreacciones de oxidación-reducción tenemos
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Ajustando en la ecuación original:
𝐶𝑢 + 𝐻𝑁𝑂3 → 𝐶𝑢 𝑁𝑂3 2 + 𝑁𝑂 + 𝐻2𝑂
𝐶𝑢𝑁𝐻𝑂
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Ejemplo
Balancear la siguiente ecuación química:
𝐻𝐶𝑙 + 𝑀𝑛𝑂2 → 𝑀𝑛𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂 + 𝐶𝑙2
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Semirreacción de oxidación:
Semirreacción de reducción:
sumando las semirreacciones de oxidación-reducción tenemos
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Ajustando en la ecuación original:
𝐻𝐶𝑙 + 𝑀𝑛𝑂2 → 𝑀𝑛𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂 + 𝐶𝑙2
𝑀𝑛𝐶𝑙𝐻𝑂
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Ejercicios de tarea
𝐶6𝐻12𝑂6 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 +𝐻2𝑂𝐴𝑔𝑁𝑂3 +𝐻2𝑆 → 𝐴𝑔2𝑆 + 𝐻𝑁𝑂3
𝐹𝑒𝐶𝑟𝑂4 + 𝐾2𝐶𝑂3 + 𝑂2 → 𝐹𝑒2𝑂3 + 𝐾2𝐶𝑟𝑂4 + 𝐶𝑂2
𝐾2𝐶𝑟2𝑂7 +𝐻𝐶𝑙 → 𝐶𝑟𝐶𝑙3 + 𝐾𝐶𝑙 + 𝐻2𝑂 + 𝐶𝑙2𝐻2𝑆04 +𝐻𝐼 → 𝐻2𝑆03 + 𝐼2 +𝐻2𝑂
𝐻𝐶𝑙 + 𝑍𝑛 → 𝑍𝑛𝐶𝑙2 +↑ 𝐻2
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Estequiometria
Del griego stocheion (elemento) y metrón(medida) es una parte de la química que analizalas relaciones cuantitativas entre elementos ycompuestos en una reacción química.
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Para su análisis se apoya de las leyes ponderalesde la química que consisten en mantener bajociertas relaciones numéricas elemento-compuesto de reactivo y de producto, seenuncian a continuación
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Estequiometría
Ley de conservación de la materia
Ley de proporciones constantes o ley de Proust
Ley de proporciones múltiples o
ley de Dalton
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Ley de conservación de la materia
Propuesta por Lavoisier dice lo siguiente:
“la materia no se crea ni se destruye, solo setransforma y permanece constante en eluniverso”
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Ley de proporciones constantes(Proust)
“cuando dos o mas elementos se unen para formar un compuesto lo hacen siempre en una relación ponderal constante”
𝐻2 + 𝐶𝑙2 → 2𝐻𝐶𝑙
2𝐻2 + 2𝐶𝑙2 → 4𝐻𝐶𝑙
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Ley de proporciones múltiples(Dalton)
“Cuando dos o mas elementos se unen paraformar una serie de compuestos, si el peso deuno de ellos permanece constante y el otrovaria, las cantidades de este son múltiplosenteros de la menor de ellas”
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Ejemplo
𝐶 +1
2𝑂2 → 𝐶𝑂 1: 1
12𝑔 + 16 𝑔 → 28 𝑔
𝐶 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 1: 212𝑔 + 32 𝑔 → 44 𝑔
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Cálculo estequiométricomasa-masa
Metodología:
1) Balancear la ecuación química
2) Calcular los pesos moleculares de lassustancias involucradas
3) Trabajar por regla de tres para obtener lamasa de la sustancia a determinar
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Ejemplo 1
Dada la reacción:
4𝐹𝑒 + 3𝑂2 → 2𝐹𝑒2𝑂3
¿Qué cantidad de oxígenos reaccionará con 10gramos de hierro?
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Paso 1: balancear la ecuación química:
4𝐹𝑒 + 3𝑂2 → 2𝐹𝑒2𝑂3
𝐹𝑒𝑂
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Paso 2: calculando los pesos moleculares de lassustancias de interés:
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𝑭𝒆: 1*56 g/mol 𝑶𝟐: 2*16 g/mol
𝑃𝑀𝐹𝑒 = 56 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑃𝑀𝑂2 = 32 𝑔/𝑚𝑜𝑙
Paso 3: relación másica(regla de tres)
𝑀𝐹𝑒
10 𝑔 𝐹𝑒=𝑀𝑂2
𝑥
𝑀𝐹𝑒 = 𝑃𝑀𝐹𝑒 ∗ 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝐹𝑒 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑀𝑂2 = 𝑃𝑀𝑂2 ∗ 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑂 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛
Siguiendo la regla de tres nos queda de lasiguiente manera:
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4 56 𝑔 𝐹𝑒
10 𝑔 𝐹𝑒=3(32 𝑔 𝑂2)
𝑥
Resolviendo la regla de tres obtenemos la masade oxígeno que reaccionará con el hierro:
𝑥 = 4.285 𝑔 𝑑𝑒 𝑂2
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Ejemplo 2
El cloro puede prepararse por la reacción:
𝑀𝑛𝑂2 + 4𝐻𝐶𝑙 → 𝑀𝑛𝐶𝑙2 + 𝐶𝑙2 + 2𝐻2𝑂
¿Cuántos gramos de 𝐻𝐶𝑙 se requieren parareaccionar con 25 g de 𝑀𝑛𝑂2?
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Tarea
Una muestra de monóxido de carbono en unmuestra puede determinarse por la siguientereacción:
𝐼2𝑂5 + 𝐶𝑂 → 𝐼2 + 𝐶𝑂2
Si una muestra de gas libera 0.192 g de 𝐼2 ,¿Cuántos gramos de 𝐶𝑂 se hallaran presentesen la misma?
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Si se mezcla blanqueador de cloro con otrosproductos de limpieza que contengan amoniaco,se puede formar el gas tóxico 𝑁𝐶𝑙3(𝑔) de
acuerdo con la ecuación:
3𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂 + 𝑁𝐻3 → 3𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑐) + 𝑁𝐶𝑙3(𝑔)
Cuando 2.94 g de 𝑁𝐻3 reaccionan en el proceso.¿Cuántos gramos de 𝑁𝐶𝑙3 se generan en elproceso de limpieza?
P.I.Q Eder Yair Nolasco Terrón 47
La fermentación es un proceso químico complejoque se utiliza en la elaboración de vinos, en el quela glucosa se convierte en etanol y dióxido decarbono:
𝐶6𝐻12𝑂6 → 2𝐶2𝐻5𝑂𝐻 + 𝐶𝑂2
Si se comienza con 500.4 g de glucosa, ¿Cuál es lacantidad de etanol en gramos y en litros se seobtendrá del proceso?
Dato adicional: densidad del etanol= 789𝑔
𝑙
P.I.Q Eder Yair Nolasco Terrón 48
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