REACCIONES QUÍMICAS
EVIDENCIA DE REACCIONES QUÍMICAS • Cambio de color • Liberación de energía en forma de luz o calor • Absorción de energía (disminución de temperatura) • Cambio de olor • Aparición de burbujas o sólidos
REPRESENTACIÓN DE UNA REACCIÓN QUÍMICA
¿para qué?
para describir los cambios que suceden en la naturaleza debido al reordenamiento de los átomos de la materia de forma objetiva, cuantitativa y ordenada.
ECUACIONES QUร MICAS I.
Muestran las sustancias que inician una reacciรณn, las cuales se denominan REACTIVOS. II. Muestran las sustancias que se forman debido a la reacciรณn, las cuales se denominan PRODUCTOS. III. Muestran la direcciรณn a la cual progresa una reacciรณn mediante una FLECHA (no es una igualdad).
reactivo 1 + reactivo 2 → producto 1+ producto 2
Símbolo + → (s) (l) (g) (ac)
Significado Separa 2 o más reactivos o productos Separa reactivos de productos Identifica el estado sólido Identifica el estado líquido Identifica el estado gaseoso Identifica la solución en agua
3 tipos de ecuaciones químicas: 1. Ecuaciones con palabras hierro (s) + cloro (g) → cloruro de hierro (III) (s)
“El hierro en estado sólido reacciona con cloro en estado gaseoso para producir el sólido cloruro de hierro (III).”
2. Ecuaciones con estructura básica
Fe (s) + Cl2 (g) → FeCl3 (III) (s) “El hierro en estado sólido reacciona con cloro en estado gaseoso produciendo cloruro de hierro (III) en estado sólido”.
¿cómo representarías la reacción entre carbono y azufre que resulta en la producción del líquido disulfuro de carbono?
3. Ecuaciones químicas Fe (s) + Cl2 (g) → FeCl3 (III) (s) Todas las ecuaciones químicas deben mostrar que la materia se conserva, según la ley de la conservación de la masa, debe indicar que el número de átomos a ambos lados de la ecuación es el mismo, por lo tanto debes igualar la ecuación anterior.
Antes de balancear hay que saber: ¿Qué es un coeficiente? Es un número escrito frente a un símbolo químico de un elemento o compuesto que indica el menor número de moléculas o fórmulas unitarias involucradas en una reacción. Generalmente es un número entero y no se escribe si su valor es igual a 1. Ejemplo: 3KCL, 2H2O, 6HCL
¿Qué es un subíndice? Es un número entero escrito con letras pequeñas después de un símbolo de un elemento químico que indica la forma en que este se encuentra naturalmente, indica el número de átomos de un elemento. No debes modificarlos ya que si lo haces cambias la identidad de la sustancia. Ejemplo: O2, Cl2, H2, F2
PASOS PARA BALANCEAR ECUACIONES QUÍMICAS • PASO 1 Escribe la ecuación con la estructura básica para la reacción, separando los reactivos de los productos por medio de flechas e indicando el estado de agregación de todas las sustancias involucradas en la reacción. H2 (g) + Cl2 (g)
HCL (g)
• PASO 2 Cuenta los átomos de los elementos de los reactivos. Si una reacción involucra iones poliatómicos idénticos tanto en los reactivos como en los productos. H2 + Cl2 2 átomos de hidrógeno 2 átomos de cloro
• PASO 3 Cuenta los átomos de los elementos de los productos. En esta reacción se produce un átomo de hidrógeno y uno de cloro. HCL 1 átomo de H 1 átomo de Cl
• PASO 4 Cambia los coeficientes para que el número de átomos de cada elemento sea igual en ambos lados de la ecuación. Nunca cambies los subíndices de una fórmula química porque si lo haces cambias la identidad de la sustancia. Solo cambia los coeficientes. H2 + Cl2 HCL
H2 + Cl2
2HCl
• PASO 5 Escribe los coeficientes en la razón más baja posible. Los coeficientes deben de ser los números enteros más pequeños posibles que expliquen la razón en la que se combinan los elementos en la reacción y deben demostrar que la masa se conserva. • PASO 6 Revisa que a cada lado de la ecuación queden el mismo número de átomos.
Ejercicio Escribe la ecuación química balanceada de la reacción en donde el hidróxido de sodio y el bromuro de calcio producen hidróxido de calcio en estado sólido y bromuro de sodio. La reacción ocurre en agua. Paso 1 Escribir la ecuación con estructura básica: NaOH (ac) + CaBr2 (ac) Ca(OH)2 (s)+ NaBr(ac)
Reactivos al lado izquierdo
Ecuaciรณn con la estructura bรกsica
Productos al lado derecho
Revisa tu trabajo
Cuenta los รกtomos
Agrega o ajusta coeficientes
Reduce los coeficientes a la razรณn mรกs baja posible
Reafirmación de conocimientos 1.
Enumera los 3 tipos de evidencia que dejan las reacciones químicas. 2. ¿Qué diferencias y semejanzas encuentras entre una ecuación con estructura básica y una ecuación química. 3. ¿Por qué es importante balancear una ecuación química? 4. ¿Está balanceada esta ecuación: 2K2CrO4(ac)+ Pb(NO3)2 (ac) = 2KNO3(ac)+ PbCrO4
5. ¿Cómo se llama una ecuación química que está balanceada? 6. ¿Cómo se llama una ecuación química que no está balanceada?
4. En agua el cloruro de hierro (III) reacciona con hidróxido de sodio produciendo hidróxido de hierro sólido y cloruro de sodio. 5. El disulfuro de carbono líquido reacciona con oxígeno gaseoso produciendo dióxido de carbono gaseoso y dióxido de azufre gaseoso. 6. Pensamiento crítico: ¿Qué significa reducir los coeficientes de una ecuación química a la razón más baja posible? 7. ¿Por qué es importante reducir los coeficientes de la ecuaciones químicas a sus razones más bajas posibles?
Clasificación de las reacciones químicas 1. 2. 3. 4.
Síntesis Combustión Descomposición Desplazamiento o sustitución simple 5. Doble desplazamiento o sustitución doble.
Reacciones de SÍNTESIS • Reacción en la cual dos elementos o compuestos originan un solo producto. A+B C Ejemplos 2 elementos:
Na (s) + Cl (g)
2 compuestos: CaO (s) + H2O (l) 1 elemento + 1 compuesto: 2SO2 (g) + O2 (g)
NaCl (s) Ca(OH)2 (s)
2SO3 (g)
Reacciones de COMBUSTIÓN • En este tipo de reacciones el oxígeno se combina con otra sustancia y libera energía en forma de luz y calor. Las reacciones de combustión son muy comunes, aquí hay unos ejemplos. 1. Combustión de carbón para producir energía eléctrica: C (s) + O2 (g) CO2 (g) 2. Combustión del gas natural para producir energía mecánica y térmica. CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l) Nota: la combustión se llama completa cuando sus productos son CO2 y agua. Se llama incompleta cuando sus productos son CO, solamente C y agua.
Reacciones de DESCOMPOSICIÓN • En estas reacciones un solo compuesto se divide en dos o más elementos o nuevos compuestos. Son opuestas a las reacciones de síntesis y por lo general requieren de una fuente de energía como luz, calor o electricidad para realizarse.
AB
A+B
Ejemplos
NH4NO3(s) 2NaN3 (s)
N2O (g) + 2H2O (l) 2Na (s) + 3N2 (g)
PRÁCTICA Escribe las ecuaciones químicas para las siguientes reacciones y clasifícalas en tantas categorías como te sea posible. 1. Los sólidos aluminio y azufre reaccionan para producir sulfuro de aluminio. 2. El agua y el penatóxido de dinitrógeno gaseoso reaccionan para producir ácido nítrico (acuoso). 3. Los gases dióxido de nitrógeno y oxígeno reaccionan para producir penatóxido de dinitrógeno gaseoso.
4. El gas etano (C2H6) arde en el aire, produciendo dióxido de carbono gaseoso y vapor de agua. 5. El óxido de aluminio (s) se descompone cuando la electricidad pasa a través de él. 6. El hidróxido de níquel (II) sólido se descompone para producir óxido de níquel (II) sólido y agua. 7. Al calentar bicarbonato de sodio (s) se produce carbonato de sodio (ac), dióxido de carbono (g) y agua.
Reacciones de SUSTITUCIÓN SIMPLE • Es una reacción en la cual los átomos de un elemento sustituyen o reemplazan los átomos de otro en un compuesto. A + BX AX + B Ejemplos 1. 2Li (s) + 2H2O (l) 2LiOH (ac) + H2 (g) El litio (un metal) desplaza 1 átomo de hidrógeno de la molécula de agua. 2. Cu (s) + 2AgNO3 (ac) 2Ag (s) + Cu(NO3)2 (ac) Los átomos de cobre (otro metal) sustituyen a los átomos de plata ( otro metal).
3. F2 (g) + 2NaBr (ac)
2NaF + (ac) + Br2 (l)
Un no metal (el flúor) reemplaza a otro no metal (el bromo).
La capacidad de una sustancia de reaccionar con otra se denomina REACTIVIDAD. Los elementos más reactivos pueden desplazar a los elementos menos reactivos, generándose una reacción, sin embargo, un elemento menos activo no puede reemplazar a otro más activo, por lo cual no se genera una reacción química.
METALES
Mas activo
Litio Rubidio Potasio
Calcio Sodio Magnesio Aluminio Manganeso Zinc Hierro
HALÓGENOS Flúor Cloro Bromo Yodo
Níquel Estaño Plomo
Menos activo
Cobre Plata Platino Oro
Serie de reactividad de metales y halógenos
Por ejemplo: Br2 (g) + 2NaF (ac)
NR
Fe (s) + CuSO4 (ac)
FeSO4 + Cu (s)
Mg (s) + AlCl2 (ac)
MgCl2 (ac) + Al (s)
Br2 (l) + MgCl2 (ac)
NR
Predice si ocurrirán las siguientes reacciones : • K (s) + ZnCl2
• Cl2 (g) + HF (ac) • Fe (s) + Na3PO4 (ac)
Reacciones de SUSTITUCIÓN DOBLE • Implica el intercambio de iones entre dos compuestos. A(+)X(-) + B(+)Y(-)
A(+)Y(-) + B(+)X(-)
• Todas las reacciones de doble sustitución producen un precipitado (sólido resultado de una reacción química), un gas o agua. Ejemplo: Ca(OH)2 (ac) + 2HCl
CaCl2 (ac) + 2H2O (l)
Escribe las siguientes ecuaciones de doble desplazamiento: 1. El yoduro de litio acuoso y el nitrato de plata acuoso reaccionan para producir yoduro de plata s贸lido y nitrato de litio acuoso. 2. El cloruro de bario acuoso y el carbonato de potasio acuoso reaccionan para producir carbonato de bario s贸lido y cloruro de potasio acuoso.
REACCIONES EN SOLUCIONES ACUOSAS SOLUCIÓN ACUOSA Es una mezcla homogénea en la cual una sustancia (SOLUTO) se disuelve en agua (DISOLVENTE).
Los diferentes tipos de solutos en soluciones acuosas pueden existir como MOLÉCULAS o como IONES.
Agua Ión Cloruro Ión sodio
Para mostrar con detalle lo que sucede durante una reacción en una solución acuosa se deben de presentar todos los iones participantes en la reacción. A este tipo de ecuaciones químicas se les llama: ECUACIÓN IÓNICA COMPLETA Ejemplo: Ecuación química balanceada 2NaOH(ac) + CuCl2(ac) 2NaCl(ac)+ Cu(OH)2(s) Ecuación iónica completa 2Na+ (ac) + 2OH- (ac) + Cu+ (ac) + Cl2 - (ac) 2Na+ (ac) + 2Cl- (ac) + Cu(OH)2 (s)
Ecuación iónica completa 2Na+ (ac) + 2OH- (ac) + Cu+ (ac) + Cl2 - (ac) 2Na+ (ac) + 2Cl - (ac) + Cu(OH)2 (s)
¿qué iones no participan en la reacción? Debido a que el Na+ y Cl- no cambian durante la reacción (se mantienen como reactivos y como productos) se les llama IONES ESPECTADORES
En general los iones espectadores no se escriben en las representaciones de reacciones químicas para que solo se muestren las partículas que participan en la reacción. Las ecuaciones que presentan los iones que participan en la reacción se llaman ECUACIONES IÓNICAS NETAS.
Para escribir la ecuación iónica neta solo tienes que tachar los iones espectadores ( los que se presentan como reactivos y productos) y escribir la ecuación iónica neta.
2Na+ (ac) + 2OH- (ac) + Cu+ (ac) + Cl2 - (ac) 2Na+ (ac) + 2Cl- (ac) + Cu(OH)2 (s)
Ecuación iónica neta 2OH- (ac) + Cu+ (ac) Cu(OH)2 (s)
Ejemplos 1) Reacción en solución acuosa que produce agua. a. Ecuación química balanceada HBr (ac) + NaOH (ac) NaBr (ac) + H2O (l) b. Ecuación iónica completa H+ (ac) + Br - (ac) + Na+ (ac) + OH- (ac) Na+ (ac) + Br - (ac) + H2O (l) c. Iones espectadores H+ (ac) + Br - (ac) + Na+ (ac) + OH- (ac) Na+ (ac) + Br - (ac) + H2O (l) d. Ecuación iónica neta H+ (ac) + OH- (ac) H2O (l)
Ahora tú Escribe las ecuaciones químicas balanceadas, iónicas completas y iónicas netas de las siguientes reacciones:
1.- Solución acuosa de yoduro de potasio y la solución acuosa de nitrato de plata se combinan y forman el precipitado yoduro de plata. 2.- El ácido clorhídrico y el hidróxido de litio acuosos reaccionan produciendo agua.