Profesor: Eder Yair Nolasco Terrón

Clave: Ed

Módulo: Físico-Química

QUÍMICA

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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”

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Los reactivos químicos pueden ser ya sea elementosquímicos o compuestos

Tales fenómenos se representan por medio de una ecuación química

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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?

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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

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